SQUIDlaitteet

SQUID-laitteet (Superconducting Quantum Interference Device) ovat erittäin herkkiä magneettikentän mittauslaitteita, jotka hyödyntävät kvanttivälinvaihdon ilmiötä muodostuvassa supersuoritusjohdinympäristössä. Ne havaitsevat pienet magneettikentät muuttamalla fluxin kvantittuneen tilan ja antamalla tämän muutoksen sähköiseksi signaaliksi. Kaksiosaiseen perusrakenteeseen kuuluvat yleisesti DC-SQUID ja RF-SQUID, joista kummassakin on yksi tai kaksi Josephson-johdinta.

Toimintaperiaate perustuu fluxin muuttuessa superkondensaation kautta kulkevaan purkautuneeseen sähkövirtavirtaan, jonka muutokset voidaan muuntaa mitattavaan jännitteeseen. DC-SQUIDissa on kaksi Josephson-johdinta, jolloin suurempi dynaaminen alue saadaan käyttöön, kun RF-SQUIDissa on yksittäinen johdin. Laitteet toimivat parhaiten hyvin alhaisissa lämpötiloissa ja ne vaativat kryptisen jäähdytyksen, usein noin 4 kelvinin tai sitäkin alhaisemman lämpötilan, käyttämällä nestemäistä heliumia tai suljetun kierron cryorakenteita.

Herkkyys ja suorituskyky riippuvat sekä jäähdytyksestä että sähköisestä lukitus- ja selvennysjärjestelmästä. SQUID-laitteet voivat tuottaa magneettisuustasona femtotesla per neliöjuuri hertz (fT/√Hz) luokkaa, ja niiden tuloksia voidaan pienentää gradiometrisesti, jolloin ulkoiset häiriöt minimoidaan. Tämä tekee niistä erittäin houkuttelevia tarkkoihin mittauksiin.

Sovellukset kattavat muun muassa magnetoenkefalografiaa (MEG) ja magnetokardiografiaa (MCG), sekä geofysiikka ja arkeomagnetismi. Myös kvanttitietokoneiden lukijoina sekä nanoskalaisen magneettikentän kuvauksessa käytettäväScanning SQUID -mikroskopia on merkittävä ala. Haasteina ovat laitteiston hinta, jäähdytysvaatimukset ja järjestelmän monimutkaisuus, mutta kehitys on jatkuvaa ja kaupallisia sekä tutkimuskäyttöisiä ratkaisuja on tarjolla.