什么是磁力儀
磁通計(jì)是一種測(cè)量通過(guò)線圈的磁通量及其變化的儀器。磁通計(jì)包含一個(gè)稱為探測(cè)線圈的線圈，并根據(jù)磁通量通過(guò)線圈時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小計(jì)算磁通量的大小。需要注意的是，還有一種類似的設(shè)備叫做磁強(qiáng)計(jì)，但磁強(qiáng)計(jì)是測(cè)量材料磁化程度以及磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向的設(shè)備的稱，與磁通計(jì)不同。
線圈匝數(shù)越多，磁強(qiáng)計(jì)能測(cè)量的磁場(chǎng)越弱。一種靈敏度更高的磁強(qiáng)計(jì)，稱為SQUID磁強(qiáng)計(jì)，它使用導(dǎo)體。SQUID磁強(qiáng)計(jì)是一種在導(dǎo)環(huán)中包含約瑟夫森結(jié)的裝置。通過(guò)將環(huán)冷卻到極低的溫度，流過(guò)約瑟夫森結(jié)的隧道電流量會(huì)隨著穿過(guò)導(dǎo)環(huán)的磁通量的變化而變化，并利用這一現(xiàn)象測(cè)量磁通量。
磁通計(jì)的原理
磁通計(jì)是一種測(cè)量通過(guò)線圈的磁通量及其變化的儀器，也稱為磁通計(jì)。它有時(shí)與一種稱為高斯計(jì)的設(shè)備一起使用，后者用于測(cè)量磁通密度。當(dāng)磁通量穿過(guò)線圈并隨時(shí)間變化時(shí)，線圈中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，磁通量的大小是根據(jù)電動(dòng)勢(shì)在一定時(shí)間內(nèi)的積分來(lái)計(jì)算的。
還有一種類似的裝置叫做磁強(qiáng)計(jì)，但磁強(qiáng)計(jì)是測(cè)量材料磁化的儀器和測(cè)量特定空間內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向的儀器的稱，與磁強(qiáng)計(jì)并非同一裝置。磁強(qiáng)計(jì)的一個(gè)例子是振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)，它在直流磁場(chǎng)中以恒定頻率振動(dòng)樣品。在施加磁場(chǎng)的磁鐵上安裝一個(gè)線圈，振動(dòng)樣品會(huì)改變通過(guò)線圈的磁力，這也會(huì)改變電動(dòng)勢(shì)，可以根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的值確定樣品的磁矩。
磁通計(jì)和搜索線圈
探測(cè)線圈是磁通計(jì)中用于探測(cè)磁場(chǎng)的線圈。磁通計(jì)通過(guò)將線圈匝數(shù)乘以測(cè)量的磁通量來(lái)顯示測(cè)量值，通過(guò)增加線圈匝數(shù)，可以測(cè)量微弱的磁力或小樣本。探測(cè)線圈是充當(dāng)傳感器的重要部件，因此地繞制線圈非常重要。
SQUID磁力儀的原理
其中一種磁力儀叫做SQUID磁力儀。SQUID是“導(dǎo)量子干涉儀”的縮寫，是一種高靈敏度的探測(cè)器，能夠探測(cè)到磁通量*細(xì)微的變化。
導(dǎo)體是一種當(dāng)使用液氦或其他材料冷卻至極低溫度時(shí)電阻變?yōu)榱愕牟牧?，而SQUID是一種在環(huán)形導(dǎo)體中包含一個(gè)或兩個(gè)約瑟夫森結(jié)的裝置。當(dāng)導(dǎo)體環(huán)中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，流過(guò)約瑟夫森結(jié)的隧道電流也會(huì)發(fā)生變化。由于這種變化量是磁通量子的整數(shù)倍，SQUID磁強(qiáng)計(jì)被用作高靈敏度的磁強(qiáng)計(jì)。
醫(yī)療應(yīng)用
SQUID磁強(qiáng)計(jì)是一種高靈敏度的磁強(qiáng)計(jì)，廣泛應(yīng)用于各種研發(fā)領(lǐng)域，包括測(cè)量新材料的磁特性、研究導(dǎo)體以及研究微量雜質(zhì)的磁特性。它還用于測(cè)量生物磁場(chǎng)，并且在醫(yī)學(xué)診斷中的應(yīng)用也正在不斷推進(jìn)。例如，已經(jīng)介紹了一種利用SQUID磁強(qiáng)計(jì)檢測(cè)和分析大腦神經(jīng)活動(dòng)產(chǎn)生的微弱磁場(chǎng)的方法。
另一個(gè)應(yīng)用是使用SQUID磁強(qiáng)計(jì)檢測(cè)心臟電活動(dòng)引起的磁通量變化。與心臟活動(dòng)相對(duì)應(yīng)的磁通量變化包含各種信息，目前已報(bào)告了健康成年人的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和心室負(fù)荷的評(píng)估數(shù)據(jù)。然而，心臟引起的磁場(chǎng)變化非常微小，使用SQUID磁強(qiáng)計(jì)時(shí)，外部磁場(chǎng)會(huì)成為噪聲，因此測(cè)量時(shí)需要采取諸如磁屏蔽室之類的措施。
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