Scanning SQUID susceptometers with sub-micron spatial resolution
超导量子干涉仪（SQUID）显微镜具有优异的磁场灵敏度，但与其他扫描探针相比，其空间分辨率较低。该空间分辨率由场敏感区域的大小和该区域与样品表面之间的间距两者决定。在本文中，我们描述了扫描SQUID温度计，实现亚微米空间分辨率，同时保持白噪声本底通量灵敏度为$\approx 2μΦ_0/Hz^{1/2}$。这种高空间分辨率是通过深亚微米特征尺寸、使用平面化工艺制造的良好屏蔽拾取环以及最小化样品表面和SQUID拾取环之间的间距的深蚀刻步骤来实现的。我们描述了这些传感器的设计，建模，制造和测试。虽然以前在扫描SQUID传感器中已经实现了亚微米空间分辨率，但我们的传感器不仅实现了高空间分辨率，而且还具有用于通量反馈的集成调制线圈，用于磁化率测量的集成场线圈和批处理。因此，它们是一种普遍适用的工具，用于成像样品磁化，电流和磁化率，具有比以前更高的空间分辨率。
2016-07-25 cond-mat.supr-con
Scanned SQUID Microscope with High-speed Electrical Connectivity
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado Denver（科罗拉多大学丹佛分校）
本文介绍一种无液氦扫描SQUID显微镜，支持40路20GHz射频连接，采用平面梯度计SQUID，噪声低至1.3 μΦ₀/√Hz，可同时进行磁强和磁化率测量，剩余磁场小于100 nT。
2025-09-08 cond-mat.supr-con
A modular, extendible and field-tolerant multichannel vector magnetometer based on current sensor SQUIDs
我们提出了我们的可扩展和强大的多通道SQUID磁强计系统的原型模块。多模块布置可以通过使用多达7个模块来实现。它用于生物磁性和自旋进动的高精度测量。更高要求的应用是磁弛豫测量和超低场核磁共振（ULF NMR），其中通常施加高达100 mT的脉冲场。该系统在柏林磁屏蔽室内运行，并配备了18个由铌（Nb）线绕拾波线圈组成的磁力计。总共16个直径为17.1 mm的小型拾波线圈形成了一个规则的网格，每个网格都有单独的通道，以确保系统灵敏度覆盖所有三个正交的空间方向。两个大的六边形拾波线圈的等效直径为74.5 mm，敏感的z方向围绕在两个不同的高度的网格，适合于深源的检测。每个线圈通过可拆卸的超导触点连接到薄膜Nb SQUID电流传感器的输入端。SQUID配备了集成的输入电流限制器。进入拾波线圈的反馈使通道之间的串扰最小化。电流传感器芯片封装包括Nb的超导屏蔽。通过数值模拟分析了样机和多模块布置的场畸变。小型磁力计的测量噪声在0.6和1.5 fT/Hz $^{1/2}$之间，大型磁力计的测量噪声远低于1 fT/Hz $^{1/2}$。使用软件梯度计，我们实现了0.54 fT/Hz $^{1/2}$的最小噪声水平。我们进行了超低频核磁共振实验，验证系统的鲁棒性对脉冲场，和脑磁图（MEG）体感诱发神经元活动。我们的18通道原型的低噪声性能使MEG能够检测约1 kHz的高频分量。
2017-08-28 cond-mat.supr-con physics.ins-det
A new family of field-stable and highly sensitive SQUID current sensors based on sub-micrometer cross-type Josephson junctions
我们报道了一种基于亚微米交叉型约瑟夫森隧道结的新型SQUID电流传感器的发展。它们的低总结电容允许超过100 μV的高可用电压摆幅和4.2 K下SQUID的极低噪声。集成的射频滤波器以及在冷却期间高达9.6 mT的高容忍背景场使其高度可靠且易于使用。其输入线圈电感范围为10 nH至2.8 μH，电流灵敏度和耦合能量分辨率分别低至65 fA/Hz^{1/2}和10 h以下，是众多应用的通用工具。
2017-06-16 cond-mat.supr-con
Microstrip superconducting quantum interference device amplifiers with submicron Josephson junctions: enhanced gain at gigahertz frequencies
本文介绍了基于亚微米Al-AlOx-Al约瑟夫森结的直流超导量子干涉器件（SQUID）的放大器的测量。小的结尺寸降低了它们的自电容，并允许使用相对较大的电阻分流器，同时保持非滞后操作。这导致SQUID传递函数的增强相比，SQUID与微米级结。器件布局从常规SQUID的布局修改，以允许将信号耦合到放大器中，对于相对短的微带线圈具有显著的互感。在310 mK下的测量在1.55 GHz下表现出32 dB的增益。
2010-08-05 cond-mat.supr-con
A nuclear magnetic resonance spectrometer for operation around 1 MHz with a sub 10 mK noise temperature based on a two stage dc SQUID
我们研制了一种基于集成两级超导量子干涉器件电流传感器的具有串联调谐输入电路的核磁共振谱仪，在1.4K工作时，其能量灵敏度e = 26 +/-1h。为了使灵敏度最大化，需要冷却NMR拾取线圈和调谐电容器两者，并且应当选择储能电路参数以均衡SQUID中的循环电流噪声和电压噪声的贡献。在0.884 MHz的频率下，测量到噪声温度TN = 7 +/-2 mK，电路参数接近最佳。
2007-11-23 cond-mat.supr-con
Efficient flip-chip and on-chip-based modulation of flux-tunable superconducting resonators
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院）；University of Innsbruck（因斯布鲁克大学）
本文提出了一种高效低电流磁通调制方法，利用翻转芯片和芯片内线圈实现超导谐振子的高灵敏度磁通检测。
2025-12-28 cond-mat.supr-con quant-ph
Superconducting microstrip amplifiers with sub-Kelvin noise temperature near 4 GHz
我们提出了测量的放大器工作在3.8 GHz的150 MHz的带宽的基础上的微带输入线圈谐振的直流超导量子干涉器件（SQUID）与亚微米约瑟夫森结。噪声温度的测量使用两种方法：比较系统的信噪比的SQUID和没有在放大器链，并使用一个修改的Y因子技术，校准的窄带噪声被混合到SQUID放大器的工作频率。随着SQUID冷却到0.35 K，我们观察到的最小系统噪声温度为0.55 $\pm~0.13$ K，占主导地位的贡献从SQUID放大器。
2012-08-17 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Characteristics of Switchable Superconducting Flux Transformer with DC Superconducting Quantum Interference Device
研究了由超导环和直流超导量子干涉器（DC-SQUID）组成的可开关磁通Transformer的磁通传输特性。该系统可用于耦合多个通量量子比特，耦合强度可控。它的特性测量使用通量输入线圈和DC-SQUID读出耦合到Transformer回路中的稀释冰箱。观测到的特征与计算结果一致。我们已经证明了特性的斜率的反转和Transformer的完全关断，这对于其作为通量量子比特的可控耦合器的应用是有用的特征。
2007-05-07 cond-mat.supr-con
A micro-SQUID with dispersive readout for magnetic scanning microscopy
我们已经设计并表征了一种用于低温扫描探针显微镜系统的具有色散读出的微型SQUID。该设计的特点是一个电容并联的RF SQUID与可调谐振频率从5到12 GHz，微米空间分辨率和集成的超导线圈的局部应用的磁场。SQUID作为一个非线性振荡器与通量和功率依赖的谐振频率。在4K下进行器件表征和噪声基准测试的测量。在200 MHz带宽下，4 K时测得的10 kHz以上的磁通噪声为$80\;\mathrm{n}Φ_0 \mathrm{Hz}^{-1/2}$。估计表明，可以从基于约瑟夫森结的固有非线性的参数增益中受益，并将通量噪声降低到100 mK时的$30\;\mathrm{n}Φ_0\mathrm{Hz}^{-1/2}$，这对应于位于拾波环中心的磁矩的$7.5\;\mathrm{μ_B Hz^{-1/2}}$。
2018-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Vortex dynamics induced by scanning SQUID susceptometry
本研究利用扫描SQUID磁强计观测铌薄膜临界温度附近由交流场诱导的涡旋-反涡旋对动力学导致的非线性耗散响应，通过建模构建涡旋运动实空间图像，拓展了该技术的应用范围并奠定相关微观研究基础。
2023-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
An ultra-sensitive and wideband magnetometer based on a superconducting quantum interference device
用于脑磁图或超低场核磁共振等生物磁学研究的超导量子干涉器件（SQUID）中的磁场噪声通常受到仪器杜瓦噪声的限制。我们构建了一个宽带，超低噪声系统与一个45毫米直径的超导拾波线圈电感耦合到一个电流传感器SQUID。分别采用镀铝聚酯织物作为超绝热层和氧化铝条作为热屏蔽层，减小了液氦杜瓦中的热噪声。在柏林磁屏蔽室2（BMSR2）的中心放置一个磁力计拾波线圈，在约20 kHz和约2.5 MHz系统带宽之间的白噪声范围内，可实现约150 aT Hz $^{-1/2}$的噪声水平。在较低频率下，分辨率受到屏蔽室墙壁产生的磁场噪声的限制。将BMSR2建模为具有连续μ金属壁的封闭立方体，我们可以定量地再现其测量的场噪声。
2017-02-17 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Superconducting microwave magnetometer for absolute flux detection
超导量子干涉器件（SQUID）是面外磁场分量最灵敏的探测器之一。然而，由于它们具有由磁通量量子$Φ_0 \approx 2.068\times 10^{-15}\,\mathrm{Wb}$确定的短调制周期$M = 1 Φ_0$的周期性响应，难以明确地推断出磁通量的值，特别是在SQUID回路中封闭的磁通量改变许多磁通量量子的情况下。在这里，我们证明，通过引入第二SQUID形式的第二自由度，我们大大提高了我们的设备的调制周期$M$，而不牺牲灵敏度。作为一个概念的证明，我们实现了我们的想法，通过嵌入两个不对称的直流SQUID到一个共同的储能电路。通过测量器件的反射系数，我们提取了两个最低能量的本征频率作为由超导场线圈产生的外部磁通量的函数，从实验中我们推导出调制周期$M \geq 15 Φ_0$，以及在我们的实验中存在的磁偏移场$B_0 = 22\,\mathrm{nT}$。
2021-07-13 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
Superconducting receiver arrays for magnetic resonance imaging
超导量子干涉器件（SQUID）使在超低微特斯拉范围的磁场中进行磁共振成像（MRI）成为可能。在这项工作中，我们调查的设计参数影响的信号和噪声性能的SQUID为基础的传感器和多通道磁力计的MRI的大脑。除了传感器的本征特性外，各种噪声源以及超导探测器线圈的尺寸、几何形状和数量也是影响图像质量的重要因素。我们推导出基于多通道数据的最佳组合的品质因数，分析不同的传感器阵列设计，并提供工具来理解信号检测和不同的噪声机制。这项工作形成了一个指南，使imagingandsensor-oriented读者的设计决策。
2020-01-15 cond-mat.supr-con eess.IV eess.SP
Measuring Magnetic 1/f Noise in Superconducting Microstructures and the Fluctuation-Dissipation Theorem
针对超导器件磁性1/f噪声难分离的问题，本文构建基于互相关dc-SQUID读出的类Wheatstone桥装置，结合复阻抗、噪声测量与涨落-耗散定理识别量化噪声源。
2023-06-01 cond-mat.supr-con
Characterization of Nuclear Magnetism at Ultralow and Zero Field using SQUIDs
本研究利用SQUID的宽频高灵敏度特性，设计SABRE-SHEATH技术的超极化反应器，实现[1-¹³C]丙酮酸盐的超极化，验证了在超低磁场下无扰动直接观测核磁信号的可行性。
2024-12-20 cond-mat.supr-con quant-ph
