Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Chantal GUNTHER : Maître de conférences GREYC (Groupe de Recherches en Informatique, Image, Automatique et Instrumentation de Caen) UMR 6072 CNRS, ENSICAEN (École nationale supérieure d'ingénieurs de Caen)
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Cet article est la nouvelle édition du texte rédigé par Daniel Bloyet et Chantal Gunther.
Les SQUID (de l'anglais Superconducting Quantum Interference Devices) sont des détecteurs supraconducteurs de flux magnétique extrêmement sensibles, dont les applications sont très variées : principalement mesures de faibles courants ou tensions, thermométrie, biomagnétisme, mesures de propriétés magnétiques, contrôle non destructif.
Ce sont des appareils dont la tête de mesure (le SQUID proprement dit) fonctionne à basse température, dans la plupart des cas à 4,2 K (température d'ébullition de l'hélium liquide à pression atmosphérique) ou jusqu'à 90 K grâce aux nouveaux matériaux supraconducteurs haute température découverts en 1986.
Leur principe de fonctionnement repose sur deux phénomènes : la quantification du flux magnétique à travers une boucle supraconductrice et l'effet Josephson. On trouvera dans les références bibliographiques d'excellentes descriptions du principe de fonctionnement des SQUID et de leurs applications. Le SQUID continu est actuellement le plus développé, qu'il soit à base de supraconducteur à basse ou haute température critique ; une présentation simplifiée en sera faite ici.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1985 par François DELAHAYE
- Version archivée 2 de juil. 1996 par Daniel BLOYET, Chantal GUNTHER
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Principe de fonctionnement des SQUID2. Effet Josephson ; modèle d'une jonction Josephson
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La jonction Josephson est composée d'une barrière isolante fine séparant deux supraconducteurs. Tant que le courant I appliqué n'est pas supérieur à un courant critique noté Ic, les paires de Cooper peuvent traverser, par effet tunnel, la barrière isolante sans développer de tension à ses bornes. La fonction d'onde macroscopique subit, aux bornes de la jonction, une différence de phase θ donnée par (première relation de Josephson) :
![]()
( 3 )
L'interruption d'un anneau supraconducteur par une ou deux jonctions Josephson permet de visualiser respectivement un effet SQUID radiofréquence (cf. § 3.1) ou un SQUID continu (cf. § 3.2) dans des conditions précises de polarisation et d'application de champ magnétique extérieur (conditions qui seront précisées au paragraphe ).
( 3 )
-
L'équation ne représente qu'un aspect du comportement de la jonction Josephson. Si le courant appliqué à la jonction est supérieur à Ic, une tension donnée par (seconde relation de Josephson) :
![]()
...
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Effet Josephson ; modèle d'une jonction Josephson
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - TESCHE (C.D.), CLARKE (J.) - dc SQUID : noise and optimization. - J. Low Temp. Phys., 29, p. 301 à 331 (1977).
-
(2) - TESCHE (C.D.), CLARKE (J.) - dc SQUID : current noise. - J. Low Temp. Phys., 37, p. 397 à 403 (1979).
-
(3) - Conductus a fermé la division « Instrument & Systems Division ». - Cette activité a été reprise par Tristan Technologies en 1997.
-
(4) - KETCHEN (M.B.), JAYCOX (J.M.) - Ultra-low noise tunnel junction dc SQUID with a tightly coupled planar input coil. - Appl. Phys. Lett., 40, p. 736 à 738 (1982).
-
(5) - JAYCOX (J.M.), KETCHEN (M.B.) - Planar coupling scheme for ultra noise dc SQUID's. - IEEE Trans. Mag., 17, p. 400 à 403 (1981).
-
(6) - KOELLE (D.), MIKLICH (A.H.), LUDWIG (F.), DANTSKER (E.), NEMETH (D.), CLARKE (J.) - DC...
ANNEXES
Superconducting Electronics. Edited by Harold Weinstock and Martin Nisenoff NATO ASI Series. Series F : Computer and Systems Sciences, Vol. 59 (1989).
Superconducting Devices. Edited by Steven T. Ruggiero and David A. Rudman. Academic Press, Inc., New York (1990).
The New Superconducting Electronics. Edited by Harold Weinstock and Richard W. Ralston. NATO ASI Series. Series E : Applied Sciences. Vol. 251 (1993).
Edited by John Clarke and Alex I. Braginski. SQUID Handbook – Vol. 1 Fundamentals and Technology of SQUID and SQUID Systems. Wiley-VCH, Berlin, Germany, 409 p. (2004).
Edited by John Clarke and Alex I. Braginski. SQUID Handbook – Vol 2 : Applications. Wiley-VCH, Berlin, Germany, 634 p. (2006).
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Tristan Technologies
STAR Cryoelectronics
Neocera Inc.
4-D Neuroimaging Inc.
http://www.4dneuroimaging.com/
CTF System Inc.
(liste non exhaustive)
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