現(xiàn)在，對(duì)高溫SQUID的研討首要會(huì)集在兩個(gè)方面： 一是高溫超導(dǎo)SQUID基本理論的研討，首要指高溫超導(dǎo)SQUID 電壓與電流特性，電壓與磁通之間的改換系數(shù)等數(shù)值仿真；二是各種高溫超導(dǎo)SQUID 器件的研發(fā)以及在相關(guān)范疇完成對(duì)弱小磁場(chǎng)信號(hào)的檢測(cè)。

近幾年，超導(dǎo)薄膜技能的進(jìn)步使得薄膜質(zhì)量有明顯進(jìn)步，將超導(dǎo)薄膜的磁通噪聲減小了近8個(gè)數(shù)量級(jí)。經(jīng)過運(yùn)用超導(dǎo)環(huán)的焊接技能、YBCO的微橋技能以及多層膜的復(fù)合技能，使得高溫超導(dǎo)的噪聲系數(shù)進(jìn)步到1 kHz 時(shí)的9.7 fT/ √Hz ，而在1 Hz 時(shí)能到達(dá)53 fT/ √Hz 。

Yang等人選用諧振型耦合電路結(jié)合常規(guī)銅拾取線圈，將SQUID的磁場(chǎng)噪聲降低到26 fT/ √Hz 。Kang 等人將兩個(gè)SQUID 串聯(lián)，其中一個(gè)作為信號(hào)檢測(cè)體系，別的一個(gè)作為參閱信號(hào)端，構(gòu)成多通道雙弛豫振蕩的SQUID 磁傳感器和平面梯度計(jì)，在100 Hz 下，其噪聲別離到達(dá)3 fT/ √Hz 和4 fT/ √Hz 。而Kawai集成了9 通道的平面式梯度計(jì)，噪聲水平到達(dá)10 fT/ √Hz，梯度計(jì)結(jié)構(gòu)能夠防止運(yùn)用昂貴的磁屏蔽室，對(duì)SQUID的廣泛使用十分有利。

3、GMR/超導(dǎo)復(fù)合磁傳感器原理、使用與開展

GMR傳感器是一種經(jīng)過金屬薄層將軟磁層和硬磁層分脫離的結(jié)構(gòu)，其開展是隨著各向異性磁阻（MR）傳感器的開展一同開展的。要了解工業(yè)型防爆變送器與超導(dǎo)復(fù)合傳感器的開展，首先要剖析GMR傳感器的機(jī)理與現(xiàn)狀，然后在此基礎(chǔ)上闡述超導(dǎo)復(fù)合結(jié)構(gòu)。

3.1 GMR 磁傳感器的原理

由磁性資料制作的導(dǎo)體的電阻在磁場(chǎng)效果下發(fā)作改變的現(xiàn)象叫做磁阻現(xiàn)象，這種現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)現(xiàn)已100 多年了。R.P. Hunt 發(fā)現(xiàn)，對(duì)坡莫合金薄膜施加的磁場(chǎng)方向改變90°時(shí)，薄膜的電阻有2%的改變，能夠作為磁傳感器的制作資料。更重要的是，這種薄膜能夠制成微型化傳感器，當(dāng)磁化方向設(shè)置成單一方向時(shí)，傳感器的噪聲會(huì)十分小，只受到熱噪聲的影響，其信噪比能夠到達(dá)97 dB。在磁記錄方面的使用中，大約有20 dB的磁記錄噪聲，因而，MR 技能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他方法，MR技能隨之被廣泛使用于硬盤驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并在微型化方面也有了很多使用。

巨磁阻抗效應(yīng)最先是由Baibich等人提出的。他發(fā)現(xiàn)在低溫條件下（4 K），如果將鐵、鉻多層膜放置在上千高斯磁場(chǎng)中，其阻抗會(huì)發(fā)作50%以上的改變。由于在磁記錄重放時(shí)磁頭和小磁場(chǎng)檢測(cè)方面的需要，使得使用巨磁阻抗效應(yīng)的設(shè)備飛速開展。如今GMR磁傳感器的尺寸能夠到達(dá)微米等級(jí)，并能在室溫環(huán)境下產(chǎn)生大于10%/Oe 的電阻改變。

不同GMR 體系的面板安裝壓力開關(guān)其特征是不一樣的，例如Baibich 等人的GMR體系是Fe/Cr 替換的多層膜，當(dāng)一切這些層的磁化方向相同時(shí)，一半傳導(dǎo)電流的差壓傳感器批發(fā)能夠經(jīng)過夾層移動(dòng)而沒有明顯的磁性資料散射現(xiàn)象（低電阻），而替換層的磁化方向回轉(zhuǎn)時(shí)，一切的電子都會(huì)發(fā)作散射，不論這些電子是提速仍是降速。四層薄膜的磁化軸方向要簡(jiǎn)單得多，反鐵磁性的替換膜（例如Mn，F(xiàn)e）復(fù)合到Co 膜上，標(biāo)明磁化方向在橫軸方向，第二層磁化膜與軟磁層NiFe 層經(jīng)過一個(gè)很薄的導(dǎo)電層（Cu 層）分脫離，這樣的磁性薄膜具有可變的磁化方向，其兩層膜之間的磁化角的改變引起了散射電子經(jīng)過組合結(jié)構(gòu)方法的多樣性，這就使得這種結(jié)構(gòu)的電阻改變比簡(jiǎn)單的MR電阻改變要大得多。

在靈敏度方面，GMR傳感器在100 Hz 磁場(chǎng)中的噪聲大約為20 pT/ √Hz ，大于1 kHz 時(shí)的約瑟夫森噪聲極限（小于6 pT/ √Hz ）。

3.2 GMR/超導(dǎo)復(fù)合磁傳感器的開展現(xiàn)狀

2004 年法國科學(xué)家Myrian 等在Science 上發(fā)表文章，報(bào)道了一種GMR/超導(dǎo)復(fù)合高精度磁傳感器，它能夠測(cè)量30 fT 量級(jí)的弱小磁場(chǎng)，這現(xiàn)已到達(dá)高溫超導(dǎo)SQUID的測(cè)量精度。其原理如圖4 所示，其結(jié)構(gòu)包括一個(gè)GMR磁傳感器和一個(gè)特制的超導(dǎo)環(huán)，超導(dǎo)環(huán)含有微橋結(jié)構(gòu)，具有微橋結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)環(huán)具備擴(kuò)大磁場(chǎng)的效果。