SQUID (انگلیسی : Superconducting Quantum Interference Device)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
SQUID (انگلیسی : Superconducting Quantum Interference Device) :
SQUID (وسیله تداخل کوانتومی ابررسانا) حساسترین سنسور میدان مغناطیسی است که تاکنون ساخته شده است. این دستگاه قادر به اندازه گیری میدان های مغناطیسی فوق العاده ضعیف، در حد فمتوتسلا (
\[ 10^{-15} \]T) و حتی کمتر است. SQUIDها بر اساس دو پدیده کوانتومی در ابررساناها کار می کنند: کوانتش شار مغناطیسی و اثر جوزفسون (Josephson effect). کاربردهای آنها شامل مگنتوآنسفالوگرافی (MEG)، مگنتوکاردیوگرافی (MCG)، میکروسکوپ های SQUID، و اندازه گیری خواص مغناطیسی مواد است.
ساختار پایه یک SQUID شامل یک حلقه ابررسانا است که توسط یک یا دو اتصال جوزفسون (لایه نازک عایق بین دو ابررسانا) قطع شده است. دو نوع اصلی SQUID وجود دارد: DC SQUID (با دو اتصال جوزفسون) و RF SQUID (با یک اتصال). DC SQUID رایج تر است. هنگامی که یک جریان بایاس DC به حلقه اعمال می شود، ولتاژی در دو سر آن ظاهر می شود که تابعی تناوبی از شار مغناطیسی عبوری از حلقه است، با دوره تناوب برابر با یک کوانتوم شار (
\[ \Phi_0 = h/2e \approx 2.07 \times 10^{-15} \]Wb). این بدان معناست که SQUID مانند یک مبدل شار به ولتاژ با بهره بسیار بالا عمل می کند. با اندازه گیری دقیق این ولتاژ، می توان تغییرات بسیار کوچک شار (و در نتیجه میدان مغناطیسی) را تشخیص داد.
SQUIDها برای کار کردن نیاز به خنک سازی در دمای ابررسانایی دارند. SQUIDهای مبتنی بر ابررساناهای دما-پایین (مانند نیوبیم) نیاز به خنک سازی با هلیوم مایع (۴ کلوین) دارند. SQUIDهای با ابررساناهای دما-بالا (مانند YBCO) می توانند با نیتروژن مایع (۷۷ کلوین) کار کنند، اما حساسیت آنها کمتر است.
مزایا:
حساسیت فوق العاده بالا (بهترین گزینه برای میدان های بسیار ضعیف).
پهنای باند وسیع (DC تا چند گیگاهرتز).
معایب:
نیاز به خنک سازی برودتی (پیچیده و گران).
نیاز به محافظ مغناطیسی بسیار خوب (محفظه مومتال).
هزینه و پیچیدگی بالا.
\[ V = V_0 \cos\left(\frac{\pi \Phi}{\Phi_0}\right) \quad , \quad \Phi_0 = \frac{h}{2e} \]کاربردها: مگنتوآنسفالوگرافی (MEG) برای نقشه برداری از فعالیت مغز، مگنتوکاردیوگرافی (MCG)، میکروسکوپ SQUID برای بررسی مواد مغناطیسی، آشکارسازهای ماده تاریک، و اندازه گیری دقیق خواص مغناطیسی نانومواد.
