Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
-
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.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1985 par François DELAHAYE
- Version archivée 2 de juil. 1996 par Daniel BLOYET, Chantal GUNTHER
DOI (Digital Object Identifier)
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Effet Josephson ; modèle d'une jonction Josephson1. Introduction. Quantification du flux à travers une boucle supraconductrice
Dans un supraconducteur, dont la température T est inférieure à sa température critique Tc, une partie des électrons libres s'associe par paires, appelées « paires de Cooper », qui obéissent à la statistique de Bose-Einstein et tendent donc à occuper le même état quantique. Cet état quantique est décrit par une fonction d'onde macroscopique.
Considérons un anneau de matériau supraconducteur à une température inférieure à Tc. En une position donnée de l'anneau, la fonction d'onde macroscopique représentant l'état supraconducteur est monovaluée, la phase de cette fonction d'onde y est donc définie modulo 2π. On montre que la circulation de cette phase le long de l'anneau (contour
sur la figure 1) est proportionnelle au flux magnétique le traversant qui, en conséquence, est quantifié. On obtient ainsi :
( 1 )
avec :
-
![]()
: - vecteur induction magnétique,
- n :
- entier,
- h :
- constante de Planck,
- e :
- module de la charge de l'électron,
- S :
- surface délimitée par le contour
![]()
.
.On pose habituellement :
grandeur appelée quantum de flux
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Introduction. Quantification du flux à travers une boucle supraconductrice
BIBLIOGRAPHIE
-
(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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