كيف تقيس مستشعرات SQUID المجالات المغناطيسية شديدة الضعف

يحول جهاز التداخل الكمي فائق التوصيل، أو SQUID، التغيرات الدقيقة في التدفق المغناطيسي إلى إشارة كهربائية قابلة للقياس. وتأتي حساسيته من حلقة فائقة التوصيل تقطعها وصلات جوزيفسون، حيث يخضع التيار لعلاقات الطور الكمي.

من المجال إلى الإشارة

يغير التدفق المغناطيسي عبر الحلقة طور التيار فائق التوصيل. وتتداخل مسارات التيار لتنتج استجابة دورية في الجهد أو التيار، ثم تتبعها إلكترونيات القراءة لاستنتاج تغير المجال.

لماذا تستخدم المصفوفات؟

يمكن أن يؤدي جمع عدة خلايا SQUID إلى زيادة الخرج وعرض النطاق. لكن على المصممين أيضا حل الالتباس الناتج عن دورية الاستجابة، إذ قد تتكرر القيمة نفسها عند مجالات مختلفة. لذلك تهم هندسة المصفوفة ومعالجة الإشارة بقدر الحساسية الخام.

الكلفة الهندسية

تحتاج معظم أجهزة SQUID إلى تبريد عميق وحماية مغناطيسية وإلكترونيات منخفضة الضوضاء. تتيح هذه المتطلبات قياسات استثنائية، لكنها تجعل المنظومة المكتملة أكبر وأعلى كلفة من شريحة المستشعر وحدها.

الاستخدامات

تقرأ أجهزة SQUID الإشارات الحيوية المغناطيسية الضعيفة، وتوصّف المواد، وتخدم الكواشف العلمية وأجهزة البحث. ولا ينتقل أداء دائرة مختبرية تلقائيا إلى منظومة سريرية أو ميدانية.