SQUIDs
Superconducting Quantum Interference Devices
Supraleitende Quanteninterferenzgeräte (SQUIDs) nutzen die sogenannte „Fluxquantisierung“ als quantenbasierte Messmethode. Diese hochempfindlichen Magnetsensoren bestehen aus zwei supraleitenden Tunnelkontakten, die durch einen dünnen Isolator voneinander getrennt sind. Das Verfahren basiert auf den quantenmechanischen Wirkungen des Josephson-Effekts. Gemessen wird die Phasendifferenz zwischen den beiden supraleitenden Kontakten, deren diskreter Wert proportional zum eindringenden Magnetfluss ist.
Vorteile
- Eine außergewöhnlich empfindliche Methode zur Messung von Magnetfluss und schwachen Magnetfeldern (im Bereich von wenigen Nanotesla (10^-9 Tesla) oder sogar weniger).
- SQUIDs können zur Erstellung hochauflösender magnetischer Bilder oder zur präzisen Erfassung der magnetischen Eigenschaften von Materialien verwendet werden.
Nachteile
- Die Messung erfordert tiefe Kälte (nahe dem absoluten Nullpunkt) und ist anfällig für externe Magnetfelder.
Anwendungen: Magnetresonanztomographie (MRT), Geophysik, Proteinbiophysik und Materialcharakterisierung.
Das Bild zeigt den paarweisen Tunneleffekt von Elektronenpaaren durch eine Barriere in einem SQUID. Diese basieren auf Kryotechnik und werden seit Jahren in SQUID-Magnetometern zur Messung minimaler Magnetfelder eingesetzt. (Mit freundlicher Genehmigung der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, Bild aus dem Artikel „Quantum magnetic-field sensors“.)