專利名稱：高溫超導(dǎo)射頻量子干涉儀系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于微弱磁場(chǎng)測(cè)量裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及高溫超導(dǎo)射頻量子干涉儀(HTc rf SQUID)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)是人類所知道的最靈敏的磁場(chǎng)檢測(cè)裝置，由于其極高的磁場(chǎng)靈敏度，因而被用于檢測(cè)極其微弱的磁場(chǎng)信號(hào)，在心磁測(cè)量、地磁測(cè)量、無(wú)損檢測(cè)和磁顯微鏡等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。也是由于它的高靈敏度，SQUID磁強(qiáng)計(jì)一般只能在屏蔽室或環(huán)境安靜電磁干擾小的野外使用?，F(xiàn)有的工作在800MHz頻段的HTc rf SQUID是由德國(guó)發(fā)明的，這種800MHz HTc rfSQUID的磁通噪聲已經(jīng)較低，由于采用了具有磁聚焦器效果的超導(dǎo)共面諧振器，使探頭的有效面積較大，因而使系統(tǒng)有較高的磁場(chǎng)靈敏度。這種高性能HTc rfSQUID工作在800MHz波段，可工作范圍是600MHz到1GHz。然而由于該頻段正是我國(guó)手機(jī)通訊最密集的頻段，移動(dòng)通訊信號(hào)對(duì)HTc rf SQUID系統(tǒng)有極大的干擾，不僅帶來(lái)巨大的噪聲，而且會(huì)使系統(tǒng)失鎖而無(wú)法正常工作。因此，為有利于HTc rf SQUID的推廣應(yīng)用，進(jìn)一步提高HTc rf SQUID的工作頻率，使其躲開(kāi)移動(dòng)通訊頻段是必要的。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種工作頻率可以更高的超導(dǎo)量子干涉儀系統(tǒng)，其工作頻率的提高主要是通過(guò)對(duì)探頭結(jié)構(gòu)的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)的。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下高溫超導(dǎo)量子干涉儀系統(tǒng)，包括探頭、射頻工作電路，探頭通過(guò)一根射頻線與射頻工作電路相連接。所述探頭包括由三條不閉合的環(huán)線構(gòu)成的超導(dǎo)薄膜空心共面諧振器、與該空心共面諧振器相分離的超導(dǎo)薄膜磁通聚焦器、SQUID器件、微波耦合環(huán)，SQUID器件位于磁通聚焦器上方，空心共面諧振器位于SQUID器件上方、并且處于SQUID器件和微波耦合環(huán)之間。
所述的高溫超導(dǎo)射頻量子干涉儀系統(tǒng)，其探頭結(jié)構(gòu)中的空心共面諧振器與SQUID器件之間的距離可以通過(guò)加入一定厚度的墊片進(jìn)行調(diào)節(jié)，以改變SQUID器件與諧振器回路之間的耦合系數(shù)。
根據(jù)國(guó)家無(wú)線電管理局制定的頻段劃分標(biāo)準(zhǔn)，在1.2276GHz至1.427GHz之間有一段空隙。進(jìn)一步設(shè)計(jì)所述探頭結(jié)構(gòu)中的空心共面諧振器的尺寸，該探頭可以工作在1.23～1.42GHz頻率范圍之間，中心頻率約為1.3GHz，帶寬為190MHz，從而使得所述高溫超導(dǎo)射頻量子干涉儀系統(tǒng)可以工作在該頻段范圍內(nèi)，具體方案如下所述空心共面諧振器制作在10×10mm2的襯底上；所述三條不閉合環(huán)線的寬度均為200μm，線間距離為100μm，中間環(huán)線的邊長(zhǎng)或直徑為4.4mm；所述三條不閉合環(huán)線上的開(kāi)口長(zhǎng)度為50μm，且外環(huán)與中環(huán)開(kāi)口處成180°角。所述襯底為L(zhǎng)aAlO3襯底或者SrTiO3襯底。與其相應(yīng)的射頻工作電路工作在1.2276GHz至1.427GHz頻率范圍之間，中心頻率為1.3GHz。
本實(shí)用新型的HTc rf SQUID系統(tǒng)，其探頭采用的是無(wú)磁通聚焦器的超導(dǎo)薄膜共面諧振器和大面積磁聚焦器這種新型結(jié)構(gòu)形式，經(jīng)調(diào)試系統(tǒng)工作正常，系統(tǒng)開(kāi)環(huán)時(shí)可以穩(wěn)定地顯示三角波，閉環(huán)時(shí)可以正常鎖定。發(fā)明人對(duì)HTc rf SQUID系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試，并用HP 35665A動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀測(cè)量了系統(tǒng)的噪聲譜曲線，測(cè)量是在μ合金屏蔽筒內(nèi)進(jìn)行的，測(cè)量結(jié)果如圖4所示，可以看出其白噪聲為SΦ1/2＝2.8×10-5Φ0/√Hz。發(fā)明人對(duì)該系統(tǒng)的磁場(chǎng)磁通轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行了定標(biāo)，在諧振器與SQUID器件之間加了2mm的LaAlO3墊片的情況下，測(cè)量得到磁場(chǎng)磁通轉(zhuǎn)換系數(shù)B/φ＝1.52nT/Φ0，有效面積Aeff＝1.35mm2。由此可得系統(tǒng)的磁場(chǎng)靈敏度SB1/2＝43fT/√Hz(白噪聲區(qū))。結(jié)果表明成功地完成了一個(gè)新頻段的rfSQUID電路的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)和制作。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果根據(jù)HTc rf SQUID的工作原理和噪聲理論可知，提高工作頻率有利于降低磁通噪聲。本實(shí)用新型的HTc rf SQUID系統(tǒng)可工作在1.23GHz至1.42GHz，中心頻率約是1.3GHz左右，帶寬190MHz。這是在大于1GHz，小于2GHz擁擠不堪的頻段內(nèi)的一小段空閑頻段，避開(kāi)了手機(jī)干擾頻段。


圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖中1-探頭，2-射頻工作電路，3-調(diào)整盒，4-信號(hào)發(fā)生器，5-雙蹤示波器圖2(a)為本實(shí)用新型系統(tǒng)中的探頭結(jié)構(gòu)示意圖。圖中21、24、27-襯底，22、23、26-超導(dǎo)薄膜，25-微波耦合環(huán)，28-墊片21和22共同組成超導(dǎo)薄膜磁通聚焦器23和24共同組成SQUID器件26和27共同組成超導(dǎo)薄膜空心共面諧振器圖2(b)為探頭結(jié)構(gòu)中的共面諧振器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2(c)為探頭結(jié)構(gòu)中的磁通聚焦器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3(a)為本實(shí)用新型系統(tǒng)中的射頻工作電路的結(jié)構(gòu)框圖。
圖3(b)為射頻工作電路中的方向耦合器電路圖圖3(c)為射頻工作電路中的前置放大器電路圖圖3(d)為射頻工作電路中的壓控振蕩器電路圖圖3(e)為射頻工作電路中的混頻器電路圖圖3(f)為射頻工作電路中的衰減器電路圖圖3(g)為射頻工作電路中的反饋回路及低頻放大電路圖圖4為本實(shí)用新型系統(tǒng)的磁通噪聲譜曲線。
具體實(shí)施方式
以下部分內(nèi)容給出本實(shí)用新型的一個(gè)可以工作在1.23GHz～1.42GHz，中心頻率為1.3GHz的HTc rf SQUID系統(tǒng)實(shí)例。
如圖1所示，HTc rf SQUID系統(tǒng)包括探頭1、射頻工作電路2、調(diào)整盒3、信號(hào)發(fā)生器4、雙蹤示波器5。探頭1采用圖2(a)所示的三層新型結(jié)構(gòu)，放置在杜瓦瓶的液氮中，液氮溫度是77K左右。探頭1通過(guò)一根一端接有SMA插頭的射頻線連接到射頻工作電路2的SMA插座上；射頻工作電路2的另一端裝有一個(gè)15針插座，射頻工作電路2通過(guò)與這個(gè)15針插頭連接的一條15針電纜與調(diào)整盒3的15針插座相連，調(diào)整盒3中有14路信號(hào)通過(guò)15針連線輸入射頻工作電路2，它們是VCO(輸出頻率)、ATT(輸出衰減)、VDO(直流電平)、LOCK/FREE(鎖定/開(kāi)路)、RESET(復(fù)位)、DCFLUX(直流磁通量)、MOD0(信號(hào)發(fā)生器輸入0)、MOD1(信號(hào)發(fā)生器輸入1)、+VCC(+12V)、-VCC(-12V)和四個(gè)“接地”端，其中的三路直流電壓VCO、ATT調(diào)節(jié)范圍是0到12伏，VDC調(diào)節(jié)范圍是-10伏到+10伏。射頻工作電路2另有一路信號(hào)SIGNAL(與被測(cè)磁場(chǎng)相關(guān)的電壓輸出信號(hào))通過(guò)15針連線輸出到調(diào)整盒3，繼而送入雙蹤示波器5顯示。信號(hào)發(fā)生器4產(chǎn)生的三角波信號(hào)輸出到調(diào)整盒3的Q9插頭(MOD0或MOD1)上，繼而通過(guò)15針連線輸入射頻工作電路2，其產(chǎn)生的三角波電壓是超導(dǎo)量子干涉儀所需要的掃場(chǎng)電壓。
調(diào)整盒3的前面板上有三個(gè)多圈電位器，可以手動(dòng)調(diào)節(jié)VCO、ATT、VDC的數(shù)值，以調(diào)整SQUID的工作狀態(tài)。調(diào)整盒前面板上有兩個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)，一個(gè)是LOCK/FREE(鎖定/開(kāi)路)單刀雙擲開(kāi)關(guān)，當(dāng)它置于FREE位置時(shí)，電路處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，示波器顯示三角波。但它處于LOCK鎖定狀態(tài)時(shí)，示波器顯示鎖定后的一條直線。另一個(gè)開(kāi)關(guān)是RESET(復(fù)位)按鍵開(kāi)關(guān)，按下時(shí)可使射頻工作電路復(fù)位。
上述HTc rf SQUID系統(tǒng)的工作原理是探頭用來(lái)探測(cè)微弱的磁場(chǎng)信號(hào)，它把檢測(cè)到的與外磁場(chǎng)相關(guān)的射頻電壓信號(hào)輸入射頻工作電路中，射頻工作電路再通過(guò)放大、檢波，獲得與外磁場(chǎng)有關(guān)的電壓信號(hào)。調(diào)整盒產(chǎn)生射頻工作電路所需要的三路可調(diào)直流電壓(VCO、ATT、VDC)，分別調(diào)整超導(dǎo)量子干涉儀的輸出頻率、衰減和直流電平，這三路直流電壓當(dāng)VCO、ATT、VDC取不同的數(shù)值時(shí)，超導(dǎo)量子干涉儀輸出波形是不同的，從而改變超導(dǎo)量子干涉儀的工作狀態(tài)和輸出波形；調(diào)整盒還產(chǎn)生控制射頻工作狀態(tài)的“復(fù)位”和“開(kāi)路/鎖定”開(kāi)關(guān)，并將信號(hào)發(fā)生器輸出的SQUID所需的三角波掃場(chǎng)信號(hào)輸給射頻工作電路。
以下具體介紹探頭和射頻工作電路結(jié)構(gòu)一、探頭如圖2(a)所示，探頭是由三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。磁通聚焦器(21和22)由面積較大的YBCO超導(dǎo)薄膜制成，外經(jīng)＝3.5mm的SQUID器件(23和24)與磁通聚焦器面對(duì)面相貼。超導(dǎo)薄膜空心共面諧振器(26和27)放在SQUID器件上方、在SQUID器件和微波耦合環(huán)25中間。超導(dǎo)薄膜空心共面諧振器與SQUID器件之間的距離可以通過(guò)加入一定厚度的LaAlO3墊片28來(lái)調(diào)節(jié)，以改變SQUID器件和諧振器回路之間的耦合系數(shù)κ。
如圖2(b)和(c)所示，分別為構(gòu)成空心共面諧振器的超導(dǎo)薄膜26和構(gòu)成磁通聚焦器的超導(dǎo)薄膜22，分別制作在LaAlO3襯底27和21上。薄膜用脈沖激光淀積制備，厚度約為300nm。圖型采用標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝制備，即甩膠、烘烤、爆光、顯影、定影，最后用2％的稀磷酸濕法腐蝕而成。
超導(dǎo)薄膜空心共面諧振器的諧振頻率設(shè)計(jì)為1.3GHz頻段，中心環(huán)線尺寸為4.4mm，它制作在10×10mm2的LaAlO3襯底27上。三條開(kāi)口環(huán)的寬度均為200μm，開(kāi)口大小是50μm，線間距離為100μm，外環(huán)與中環(huán)開(kāi)口處成θ＝180°角。用反射法在HP8590L譜儀上對(duì)該共面諧振器的諧振頻率和無(wú)載品質(zhì)因數(shù)Q0進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得諧振頻率f0在1.24GHz左右，無(wú)載品質(zhì)因數(shù)Q0在1850左右。
超導(dǎo)薄膜磁通聚焦器作在15×15×mm2的LaAlO3襯底21上，為了充分利用襯底面積，超導(dǎo)薄膜一直延伸到襯底邊緣。磁通聚焦器中心孔尺寸為1.2×1.2mm2，在開(kāi)縫的外端口設(shè)計(jì)了一個(gè)方形缺口，在整個(gè)圖形光刻爆光以前，此處預(yù)先經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間爆光，以避免制作過(guò)程中狹縫在端點(diǎn)連接。
整個(gè)探頭按圖2(a)所示裝配，所用SQUID器件(23和24)外徑＝3.5mm，內(nèi)孔為10×500μm2，制作在5×5mm2的SrTiO3襯底24上，器件上的Josephson結(jié)為襯底臺(tái)階結(jié)。微波耦合環(huán)和超導(dǎo)薄膜空心共面諧振器之間的距離可以通過(guò)調(diào)節(jié)墊片28的厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)，用于調(diào)節(jié)rf SQUID器件的諧振器與微波傳輸線之間的耦合系數(shù)，以此改變探頭的有載品質(zhì)因素QL。用HP 8590L頻譜儀測(cè)得探頭的諧振頻率f0是1.27GHz，Δf＝5.3MHz，QL為240。
二、射頻工作電路射頻工作電路的電路框圖如圖3(a)所示，由方向耦合器、射頻放大器、射頻壓控振蕩器(射頻本振)、射頻衰減器、射頻混頻器、低頻放大器、積分器和反饋電路等8部分構(gòu)成。射頻本振信號(hào)通過(guò)射頻衰減器產(chǎn)生SQUID所需的射頻偏置電流，通過(guò)方向耦合器反向饋入rfSQUID，向SQUID提供能量，即偏置rf SQUID。而SQUID在從射頻工作電路汲取能量的過(guò)程中，也會(huì)把待測(cè)的外磁場(chǎng)信號(hào)傳回射頻工作電路，這樣被測(cè)的磁場(chǎng)信號(hào)就通過(guò)方向耦合器的直通通道傳入射頻放大器進(jìn)行射頻放大、再通過(guò)射頻混頻器檢波后，獲得與被測(cè)磁場(chǎng)相關(guān)的電壓信號(hào)。低頻放大器、積分器和反饋電路構(gòu)成的鎖定回路將輸出信號(hào)反饋到rfSQUID上去，從而在rf SQUID內(nèi)產(chǎn)生補(bǔ)償場(chǎng)，構(gòu)成磁通鎖定式rf SQUID，使輸出電壓與外磁通的變化成線性關(guān)系。各部分的電路圖分別如圖3(b)～圖3(g)所示。
1.方向耦合器(Coupler)方向耦合器是可以選擇信號(hào)傳輸方向的器件。它通常有四個(gè)端口，輸入端口(Input)、輸出端口(Output)、耦合端口(Coupled)和Termination端口。在Input與Output間是直通通道，信號(hào)通過(guò)時(shí)的損耗叫主通道插入損耗(Mainline Loss)，在Coupled與Input之間是耦合通道，信號(hào)通過(guò)的衰減用耦合度(Coupling)表示。
本實(shí)施例中的方向耦合器為Mini-Circuits公司生產(chǎn)的JDC-20-5，電路圖如圖3(b)所示。它的工作頻率范圍是50-1500MHz。Input端與SQUID相連，Output端和射頻前置放大器相連，Coupled端與射頻偏置源(振蕩器后的衰減器)相連。Input端從rf SQUID諧振器上取得的SQUID信號(hào)通過(guò)主通道正向傳輸?shù)缴漕l前置放大器，插入損耗是1.0-1.5dB。振蕩器產(chǎn)生的射頻電流信號(hào)從Coupled端輸入傳輸?shù)絀nput端，接著向下傳到rfSQUID的諧振回路作偏置電流，耦合度是20dB?？梢?jiàn)有了方向耦合器，rf SQUID和工作電路之間只用一根傳輸線相連就可實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的雙向傳送。Termination端接50Ω電阻，達(dá)到阻抗匹配。
2.射頻放大器(RF Amplifier)射頻放大器是把SQUID中提取出的信號(hào)進(jìn)行放大，再變頻檢波出被測(cè)信號(hào)。SQUID探頭送入射頻放大器第一級(jí)的信號(hào)功率約-90dBm到-70dBm，根據(jù)混頻器射頻輸入要求，射頻放大器功率放大倍數(shù)為40dB到60dB。本實(shí)施例中的射頻放大器電路圖如圖3(c)所示，共由三級(jí)組成。第一級(jí)由Mini-Circuits公司生產(chǎn)的AT-41511低噪聲管組成，功率增益15dB，噪聲系數(shù)1.0dB-1.5dB。第二級(jí)為Mini-Circuits公司生產(chǎn)的MAR-6組成，增益16dB，帶寬是DC到2000MHz。第三級(jí)為Mini-Circuits公司生產(chǎn)的RF2301組成，功率增益20dB，帶寬300MHz到2500MHz。這樣的三級(jí)射頻前置放大器的總功率增益在40dB到50dB之間。射頻放大器要放在屏蔽盒內(nèi)，為減小每級(jí)之間的耦合，級(jí)與級(jí)之間的屏蔽以及前放與其它電路之間的屏蔽要做好。
3.射頻壓控振蕩器(Voltage Controlled Oscillator)本實(shí)施例的集成壓控振蕩器為Mini-Circuits公司生產(chǎn)的JTOS-1650。它的幾個(gè)指標(biāo)如下頻率范圍1200-1650MHz輸出功率7.0dBm電源供電+12V，30mA調(diào)整電壓范圍1.0V-13.0V。
調(diào)整電壓靈敏度(Turning Sensitivity MHz/V)50.0-90.0MHz/V。這項(xiàng)指標(biāo)是指調(diào)整電壓每變化1.0V引起的振蕩頻率的變化。
電源電壓靈敏度(Pushing MHz/V)1.5MHz/V。此項(xiàng)指標(biāo)是指電源電壓每變化1.0V引起的振蕩頻率的變化。它表示電源電壓的波動(dòng)對(duì)振蕩頻率的影響。這項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)值應(yīng)該越小越好。
本實(shí)施例中的壓控振蕩器電路圖如圖3(d)所示。圖中U3是Mini-Circuits公司生產(chǎn)的振蕩器JTOS-1650。所產(chǎn)生的射頻信號(hào)一路送給可調(diào)衰減器，另一路送給混頻器。電源輸入端V-CC和調(diào)整電壓端VVCO加了L-Cπ型濾波網(wǎng)絡(luò)，隔離直流與射頻信號(hào)并穩(wěn)定直流電壓。當(dāng)調(diào)整電壓從1.0V變到13.0V時(shí)，壓控振蕩器的振蕩頻率將從1092.46MHz變到1836.10MHz。調(diào)整電壓是7.0V，振蕩頻率是1501.99MHz。
4.混頻器(Mixer)本實(shí)施例中的混頻器是Mini-Circuits公司生產(chǎn)的TUF-5。
其頻率范圍是本振/射頻(LO/RF)20-1500MHz，中頻(IF)DC-1000MHz。
其變頻損耗是9dB。
其隔離度在中間頻段(Mid-Band)LO-RF是30dB；LO-IF是18dB。
其電路圖如圖3(e)所示。C21饋入射頻信號(hào)，C48饋入射頻本振信號(hào)。C42是射頻濾波電容。
5.可變衰減器(Attenator)本實(shí)施例中的可變衰減器是4PIN管π型衰減器，如圖3(f)所示。+5V為供電電源，VATT為可調(diào)電壓輸入端。HSMP-3814是PIN管。改變VATT的直流電壓，衰減器的衰減倍數(shù)隨著改變。R6、R7和R32是一個(gè)π型固定衰減器，用于進(jìn)一步衰減功率。電路經(jīng)過(guò)測(cè)試，在1.0GHz到1.5GHz范圍內(nèi)，衰減量是-90dBm到-70dBm。
6.低頻鎖定環(huán)路反饋和低頻放大電路組成低頻鎖定環(huán)路，使rf SQUID系統(tǒng)工作在無(wú)調(diào)制磁通鎖定方式，其電路圖如圖3(g)所示。從混頻器變頻出的信號(hào)經(jīng)過(guò)U9、U6兩級(jí)低頻放大器，放大600倍后，進(jìn)入積分電路U7，然后通過(guò)運(yùn)算放大器U8反饋到SQUID。第二級(jí)放大器U6是加法器，DCLELVE(直流電平)電平從加法器的一端加入，調(diào)整DCLELVE的電壓值，可改變鎖定點(diǎn)。U7、R16、R27和C25組成積分電路，電阻R27使運(yùn)算放大器U7直流閉環(huán)。U5是跟隨器輸出級(jí)。MAX4622(S3)是“開(kāi)環(huán)/鎖定”開(kāi)關(guān)，MAX318(S4)是“復(fù)位”開(kāi)關(guān)。組成反饋電路的U8也是一個(gè)加法器，DCFLUX電平從此加入，調(diào)節(jié)DCFLUX可改變送入SQUID的磁通量。
射頻工作電路調(diào)試結(jié)果射頻工作電路經(jīng)測(cè)試性能正常。HTc rf SQUID頻率可調(diào)范圍是1GHz到1.5GHz，在此頻率范圍內(nèi)可以檢測(cè)到三角波，閉環(huán)時(shí)可以正常鎖定。用模擬開(kāi)關(guān)替代“開(kāi)路/鎖定”和“復(fù)位”兩個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)后，低頻電路工作正常，可以在屏蔽室外遠(yuǎn)端控制HTc rf SQUID使其正常復(fù)位和鎖定。
權(quán)利要求1.高溫超導(dǎo)射頻量子干涉儀系統(tǒng)，包括探頭和射頻工作電路，其特征在于所述探頭包括超導(dǎo)薄膜磁通聚焦器，超導(dǎo)薄膜共面諧振器，超導(dǎo)量子干涉儀器件，微波耦合環(huán)；所述超導(dǎo)量子干涉儀器件位于所述磁通聚焦器上方；所述共面諧振器是由三條不閉合的環(huán)線構(gòu)成的空心共面諧振器，該共面諧振器和所述磁通聚焦器相分離，并且位于所述超導(dǎo)量子干涉儀器件上方，處于所述超導(dǎo)量子干涉儀器件和所述微波耦合環(huán)之間。
2.如權(quán)利要求1所述的高溫超導(dǎo)射頻量子干涉儀系統(tǒng)，其特征在于所述探頭中的空心共面諧振器與所述超導(dǎo)量子干涉儀器件之間設(shè)有一定厚度的墊片。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高溫超導(dǎo)射頻量子干涉儀系統(tǒng)，其特征在于所述空心共面諧振器制作在10×10mm2的襯底上；所述三條不閉合環(huán)線的寬度均為200μm，線間距離為100μm，中間環(huán)線的邊長(zhǎng)或直徑為4.4mm；所述三條不閉合環(huán)線上的開(kāi)口長(zhǎng)度為50μm，且外環(huán)與中環(huán)開(kāi)口處成180°角；所述射頻工作電路的工作頻率在1.23～1.42GHz之間，中心頻率為1.3GHz。
4.如權(quán)利要求3所述的高溫超導(dǎo)射頻量子干涉儀系統(tǒng)，其特征在于所述襯底為L(zhǎng)aAlO3襯底或者SrTiO3襯底。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種工作頻率可以更高的高溫超導(dǎo)射頻量子干涉儀系統(tǒng)，包括探頭、射頻工作電路，探頭通過(guò)一根射頻線與射頻工作電路相連接。所述探頭包括由三條不閉合的環(huán)線構(gòu)成的超導(dǎo)薄膜空心共面諧振器、與該空心共面諧振器相分離的超導(dǎo)薄膜磁通聚焦器、SQUID器件、微波耦合環(huán)，SQUID器件位于磁通聚焦器上方，空心共面諧振器位于SQUID器件上方，且處于SQUID器件和微波耦合環(huán)之間。進(jìn)一步設(shè)計(jì)探頭中的空心共面諧振器的尺寸，該探頭可以工作在1.23～1.42GHz頻率范圍之間，從而使得所述高溫超導(dǎo)射頻量子干涉儀系統(tǒng)可以工作在該頻段范圍內(nèi)，從而避開(kāi)了手機(jī)干擾頻段。
文檔編號(hào)G01R33/035GK2638073SQ0327575
公開(kāi)日2004年9月1日 申請(qǐng)日期2003年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月15日
發(fā)明者劉新元, 謝飛翔, 戴遠(yuǎn)東, 孟樹(shù)超, 馬平, 楊濤, 聶瑞娟, 王福仁 申請(qǐng)人:北京大學(xué)