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FAQ Sensoren


 

Wie funktioniert ein SQUID Sensor?

SQUID schematisch Squid ist zwar das englische Wort für Tintenfisch, aber unser SQUID ist ein Akronym für supraleitender Qunanteninterferen-Detektor (Superconducting QUantum Interference Device).

Jeder SQUID besteht aus einer makroskopischen, geschlossenen supraleitenden Schleife mit einer oder zwei Schwachstellen, sogenannten schwach supraleitende Verbindungen (weak links) oder Josephson-Tunnelkontakten. Im supraleitenden Zustand ist der magnetische Fluss innerhalb der Schleife eingefangen und wird vom Supraleiter zusätzlich durch einen Suprastrom auf ein ganzzahliges Vielfaches des magnetischen Flußquantums (Fluxoid) Φ0 auf- oder abgerundet:

Φ innen, gesamt = n Φ0 = Φ extern + L isupra

Dabei ist L die Induktivität des Ringes. Bei einer typischen effektiven Ringfläche von 0,2mm2 wird ein Strom von 13µA benötigt, um einen Fluss der Stärke Φ0 zu erzeugen.
Mit anderen Worten: Ändert sich das externe Magnetfeld nur um etwa 1nT, so muss bereits ein Abschirmstrom von 1,3µA fließen (nT = Nanotesla, das Erdmagnetfeld beträgt etwa 1 Gauß = 100µT = 100.000nT).

Ändert sich Φ0, so wird der Supraleiter durch eine Änderung von isupra diese Änderung vollständig kompensieren. Der Supraleiter möchte den Gesamtfluss konstant halten. Hier kommt die schwache Stelle ins Spiel. Der Ringstrom isupra kann nicht beliebig große Änderungen des externen Magnetflusses Φ extern kompensieren. Wird die Stromtragfähigkeit (der sogenannte kritische Strom IC) der schwachen Stelle überschritten, bricht dort die Supraleitung lokal zusammen und ein Flussquant kann an dieser Stelle in den supraleitenden Ring eindringen (oder ihn verlassen, wenn das externe Feld geringer wurde). Dieser Übergang erfolgt blitzschnell und ist mit einer Energiedissipation verbunden, weil die schwache Stelle resistiv wird und der momentan fließende Strom in Joulesche Wärme umgesetzt wird. Dieser dissipative Prozess kann in einem Resonanzschwingkreis (Wechselstrommethode, englisch „ac“) extrem empfindlich nachgewiesen werden (ac-SQUID). Wenn man den Zusammenbruch der Supraleitung mit einer Gleichstrommethode (englisch "dc") nachweisen will, muss die supraleitende Schleife zwei Schwachstellen und zusätzlich zwei elektrische Anschlüsse besitzen (dc-SQUID). Beim dc-SQUID wird die Flußquantendynamik über die direkte Messung der elektrischen Spannung nachgewiesen.

Die Firma Supracon stellt dc-SQUIDs her und setzt sie in hochempfindlichen Meßsystemen ein.
 
 

Was muss ich beim Einbau von SQUID Sensoren beachten?

Der SQUID sollte bei Raumtemperatur nie Strömen größer als 100µA ausgesetzt werden. Kontrollieren Sie den Messstrom am Ohmmeter. Benutzen Sie kein Ohmmeter mit automatischer Bereichseinstellung.

Der SQUID ist ESD-(elektrostatischer Stromschlag) empfindlich. Wenn der Sensor elektrostatischen Entladungen ausgesetzt wird, kann er dauerhaft beschädigt werden. Durch die Einhaltung der empfohlenen ESD Vorsichtsmaßnahmen, können Sie die Funktionsfähigkeit und die Parameterstabilität sichern.

Eine Überhitzung, während des Lötens, kann die Funktion des SQUIDs beinträchtigen oder zu Paramteränderungen führen. Lötvorgänge sind daher auf längstens 1sec (bei einer Lötenstemperatur von <300°C) zu begrenzen und zwischen den Lötungen sollten ca. 10s Pause gelassen werden.
 
 

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