Flussquantisierung in supraleitender Schleife (SQUID)

Verstehen der Flussquantisierung in einer supraleitenden Schleife (SQUID)

Die Flussquantisierung in supraleitenden Schleifen ist ein faszinierendes Phänomen, das aus der quantenmechanischen Natur von Supraleitern resultiert. Sie ist besonders wichtig in Geräten, die als Supraleitende Quanteninterferenzgeräte (SQUIDs) bezeichnet werden und extrem empfindliche Magnetometer sind.

Das Konzept

Im Herzen der Flussquantisierung steht die Quantisierung des magnetischen Flusses. In einer supraleitenden Schleife ist der gesamte magnetische Fluss (Φ), der durch die Schleife fließt, in ganzzahligen Vielfachen des magnetischen Flussquantums (Φ quantisiert._Null) .

Die Formel

Die Formel zur Berechnung der Flussquantisierung lautet wie folgt:

( { magneticFlux }) => Math.round(magnetischerFluss / magnetischerFlussQuanten)

Wo:

• magnetischerFluss (Φ) Der magnetische Fluss durch die supraleitende Schleife, gemessen in Weber (Wb).
• magnetischerFlussQuanten (Φ_NullInvalid input. Please provide the text you want to translate. Das Quantum des magnetischen Flusses, eine fundamentale Konstante, die ungefähr gleich 2,067833848 x 10 ist.^-15 Wb.

Beispielrechnung

Angenommen, Sie haben einen magnetischen Fluss von 4,1357 x 10^-15 Wb. Verwenden Sie unsere Formel:

magnetischerFlussQuantenwert = 2.067833848 * Math.pow(10, -15)

magnetischerFluss = 4.1357 * Math.pow(10, -15)

n = Math.round(magnetischerFluss / magnetischerFlussQuantum)

Die Werte substituieren:

n = Math.round(4.1357 * Math.pow(10, -15) / 2.067833848 * Math.pow(10, -15))

Daher:

n = 2

Also quantisiert der magnetische Fluss in 2 Flussquanten.

Anwendungen von SQUIDs

SQUIDs nutzen Flussquantisierung zur Messung extrem kleiner Magnetfelder. Sie finden Anwendungen in verschiedenen Bereichen, darunter:

• Medizinische Bildgebung: Techniken wie Magnetoenzephalographie (MEG) verwenden, um die Gehirnaktivität zu kartieren.
• Geophysik: Erkennung von minimalen Änderungen im Magnetfeld der Erde.
• Werkstoffwissenschaft Studieren von Supraleitmaterialien und ihren Eigenschaften.

Häufig gestellte Fragen

Q: Welche Bedeutung hat die Flussquantisierung?

Die Flussquantisierung ist entscheidend für den Betrieb von SQUIDs, da sie es ihnen ermöglicht, magnetische Felder mit außergewöhnlich hoher Präzision zu detektieren.

Wie klein sind die Magnetfelder, die SQUIDs messen können?

A: SQUIDs können magnetische Felder von so klein wie 5 x 10 messen.^-18 T, das in der Tat extrem winzig ist.

Q: Gibt es praktische Herausforderungen beim Einsatz von SQUIDs?

A: Ja, SQUIDs müssen bei sehr niedrigen Temperaturen, nahe dem absoluten Nullpunkt, betrieben werden, was anspruchsvolle kryogene Systeme erfordert.