一种飞磁探测器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及超导探测器技术领域，具体设计一种将超导环与巨磁阻相结合的飞磁 探测器。
【背景技术】
[0002] 现有微弱磁场测量主要采用超导量子干涉器件（SQUID)进行低场的测量，需要 在液氦温度环境下工作，使用、维护费用极其昂贵，另外，SQUID对超低场的测量是通过对 SQUID的临界电流的测量来实现的，众所周知，临界电流测量的电子系统复杂，无法实现数 字化、模块化的探测器，导致磁图仪系统难以集成。
[0003] 基于现有技术所存在的问题，本发明提供了一种飞磁探测器来解决上述问题。
【发明内容】
[0004] 本发明目的在于提供一种飞磁探测器，以克服或至少减轻现有技术的上述缺陷。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供一种飞磁探测器，包括：巨磁阻、绝缘层以及超导层， 绝缘层包覆在巨磁阻表面，超导层设置在绝缘层外侧并位于巨磁阻上方，而在超导层内设 置有电流压缩结构。
[0006] 超导层用于感应外部生物磁场并产生屏蔽电流，所述屏蔽电流送至电流压缩结构 进行放大，放大后的电流再产生磁场使得巨磁阻的阻值发生变化，最终通过外部测量电路 测量巨磁阻的电阻，根据测得的巨磁阻的阻值计算外部磁场的大小。
[0007] 对于上述技术方案，发明人还有进一步的优化实施方案。
[0008] 作为优化，超导层由若干超导环组成，所述若干超导环层叠环绕构成环状超导结 构；
[0009] 优选地，电流压缩结构设置在超导层的中部，为比超导层中其余超导环细的超导 环，屏蔽电流进电流压缩结构后电流强度增大，产生可被探测的感应磁场。
[0010] 进一步，所述巨磁阻包括依序设置的巨磁自由层、隔离层与巨磁硬层，隔离层设置 在巨磁自由层与巨磁硬层之间；
[0011] 优选地，所述巨磁阻通过高真空生长出巨磁自由层和巨磁硬层；所述巨磁阻也可 通过常规巨磁阻进行微米级刻蚀获取。
[0012] 作为优化，超导层中超导环与巨磁阻的有效感应区域进行校准对齐；
[0013] 优选地，超导层中的所述电流压缩结构设置在巨磁阻正上方，与巨磁阻有效感应 区域进行校准对齐。
[0014] 另外，所述超导层所采用的超导材料为氧化钇钡铜（YBCO);作为补充，在飞磁探 测器中还设有液氮制冷系统，用于提供氧化钇钡铜的低温超导的工作环境；所述液氮制冷 系统所能达到的制冷温度最高为77K。
[0015] 相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：
[0016] 针对现有技术所存在的不足，本发明提供了一种飞磁探测器，最主要的改进就在 于飞磁探测器的主体结构，是通过将超导环在磁场中产生的屏蔽电流（messier效应）压缩 到一个更为细微的超导环结构中去，从而使得该部分细超导环构成的电流压缩结构中的电 流强度得到1000以上的放大，再通过这一放大后的电流产生可被设在超导层下方的巨磁 阻监测到的磁场，使得巨磁阻的电阻产生变化。如此，只需通过外部电路对巨磁阻的阻值进 行检测，不同的阻值亦会产生不同的电压输出，通过将电压信号转化成数字信号，结合信息 处理单元的工作即可计算出飞磁探测器检测到的生物磁场的情况。
[0017] 也就是说，本发明将目前SQUID的临界电流检测变换成了电阻检测，使得检测更 为准确，降低了微弱磁场传感器信号读出电路的设计难度，提高信号的信噪比。
[0018] 而且，超导环采用YBCO材料制成，其在超导环境下工作温度最高为77K(液氮温 度），而SQUID的工作温度一般是在液氦温度4Κ，要远低于本发明温度。因此可以说，本发 明对工作温度的要求更低，降低了使用及维护费用。
【附图说明】
[0019] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
[0020] 图1为本发明实施例中所述飞磁探测器中巨磁阻与超导层的结构示意图；
[0021] 附图标记：
[0022] 【具体实施方式】
【主权项】
1. 一种飞磁探测器，包括：巨磁阻、绝缘层以及超导层，绝缘层包覆在巨磁阻表面，超 导层设置在绝缘层外侧并位于巨磁阻上方，而在超导层内设置有电流压缩结构。
2. 根据权利要求1所述的一种飞磁探测器，其特征在于，超导层用于感应外部生物磁 场并产生屏蔽电流，所述屏蔽电流送至电流压缩结构进行放大，放大后的电流再产生磁场 使得巨磁阻的阻值发生变化，最终通过外部测量电路测量巨磁阻的电阻，根据测得的巨磁 阻的阻值计算外部磁场的大小。
3. 根据权利要求1或2所述的一种飞磁探测器，其特征在于，超导层由若干超导环组 成，所述若干超导环层叠环绕构成环状超导结构。
4. 根据权利要求3所述的一种飞磁探测器，其特征在于，电流压缩结构设置在超导层 的中部，为比超导层中其余超导环细的超导环，屏蔽电流进电流压缩结构后电流强度增大， 产生可被探测的感应磁场。
5. 根据权利要求1至3任意一项所述的一种飞磁探测器，其特征在于，所述巨磁阻包括 依序设置的巨磁自由层、隔离层与巨磁硬层，隔离层设置在巨磁自由层与巨磁硬层之间； 优选地，所述巨磁阻通过高真空生长出巨磁自由层和巨磁硬层； 所述巨磁阻也可通过常规巨磁阻进行微米级刻蚀获取。
6. 根据权利要求5所述的一种飞磁探测器，其特征在于，超导层中超导环与巨磁阻的 有效感应区域进行校准对齐。
7. 根据权利要求6所述的一种飞磁探测器，其特征在于，超导层中的所述电流压缩结 构设置在巨磁阻正上方，与巨磁阻有效感应区域进行校准对齐。
8. 根据权利要求1至7任意一项所述的一种飞磁探测器，其特征在于，所述超导层所采 用的超导材料为氧化钇钡铜。
9. 根据权利要求8所述的一种飞磁探测器，其特征在于，在飞磁探测器中还设有液氮 制冷系统，用于提供氧化钇钡铜的低温超导的工作环境。
10. 根据权利要求9所述的一种飞磁探测器，其特征在于，所述液氮制冷系统所能达到 的制冷温度最高为77K。
【专利摘要】本发明涉及一种飞磁探测器，本发明包括巨磁阻、绝缘层以及超导层，绝缘层包覆在巨磁阻表面，超导层设置在绝缘层外侧并位于巨磁阻上方，而在超导层内设置有电流压缩结构。本发明将超导环在磁场中产生的屏蔽电流压缩到一个更为细微的超导环结构中去使得电流强度得到1000以上的放大，再通过这一放大后的电流产生可被设在超导层下方的巨磁阻监测到的磁场，使得巨磁阻的电阻产生变化。如此，只需通过外部电路对巨磁阻的阻值进行检测。本发明将目前SQUID的临界电流检测变换成了电阻检测，使得检测更为准确，降低了微弱磁场传感器信号读出电路的设计难度，提高信号的信噪比，同时还降低使用及维护成本。
【IPC分类】G01R33-09
【公开号】CN104808158
【申请号】CN201510228153
【发明人】李川
【申请人】李川
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月7日