第二章金屬敏感材料

第二章金屬敏感材料磁敏金屬材料溫敏金屬材料形變金屬材料超導(dǎo)敏感材料形狀記憶材料本章小結(jié)金屬敏感材料在物質(zhì)中的電子自由度與化學(xué)、物理量的相互作用對(duì)金屬而言，自由電子和自旋是敏感元件利用的中心。1.磁敏金屬材料磁敏元件的物理響應(yīng)與磁性特性的關(guān)系直接變化磁阻效應(yīng)物質(zhì)在磁場(chǎng)中電阻發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)。磁阻效應(yīng)可分為基于霍爾效應(yīng)的普通磁阻效應(yīng)和在強(qiáng)磁性體中出現(xiàn)的各向異性磁阻效應(yīng)。

基于磁阻效應(yīng)的磁敏元件主要是半導(dǎo)體，但利用其各向異性磁阻效應(yīng)，F(xiàn)e-Ni合金和Co-Ni合金在低磁場(chǎng)下具有高的電阻變化率，使這類金屬磁敏材料正迅速進(jìn)入實(shí)用化階段?；诨魻栃?yīng)的普通磁阻效應(yīng)概念：磁阻效應(yīng)（MagnetoresistanceEffects）:是1857年由英國物理學(xué)家威廉?湯姆森發(fā)現(xiàn)的，是指某些金屬或半導(dǎo)體的電阻值隨外加磁場(chǎng)變化而變化的現(xiàn)象。原理：同霍爾效應(yīng)一樣，磁阻效應(yīng)也是由于載流子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力而產(chǎn)生的。在達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，某—速度的載流子所受到的電場(chǎng)力與洛倫茲力相等，載流子在兩端聚集產(chǎn)生霍爾電場(chǎng)，比該速度慢的載流子將向電場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn)，比該速度快的載流子則向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn)。這種偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致載流子的漂移路徑增加?；蛘哒f，沿外加電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的載流子數(shù)減少，從而使電阻增加。這種現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)。分類：若外加磁場(chǎng)與外加電場(chǎng)垂直，稱為橫向磁阻效應(yīng)；若外加磁場(chǎng)與外加電場(chǎng)平行，稱為縱向磁阻效應(yīng)。一般情況下，載流子的有效質(zhì)量的馳豫時(shí)時(shí)間與方向無關(guān)，則縱向磁感強(qiáng)度不引起載流子偏移，因而無縱向磁阻效應(yīng)。歷史它在金屬里可以忽略，在半導(dǎo)體中則可能由小到中等。從一般磁阻開始，磁阻發(fā)展經(jīng)歷了巨磁阻（GMR）、龐磁阻（CMR）、穿隧磁阻（TMR）、直沖磁阻（BMR）和異常磁阻（EMR）。1.磁敏金屬材料在金屬所具有的物性中，磁性是重要特性之一。雖然鐵氧體等氧化物和氮化物具有磁性，但是磁性材料仍以金屬為主。直接利用磁性的敏感元件只限于磁場(chǎng)敏感元件，但是如果利用與有不同特性的磁性體的組合或磁性與其他特性的相互作用（磁效應(yīng)），則可制成與廣泛的物理響應(yīng)相對(duì)應(yīng)的敏感元件。1.磁敏金屬材料1.1各向異性磁阻效應(yīng)型元件的基本結(jié)構(gòu)對(duì)于強(qiáng)磁性體金屬（Fe、Co、Ni及其合金），當(dāng)外磁場(chǎng)的方向平行于磁體內(nèi)部的磁化方向時(shí)，電阻幾乎不隨外磁場(chǎng)而變化，但若外磁場(chǎng)偏離內(nèi)磁場(chǎng)的方向，則電阻減小.√與常規(guī)磁阻效應(yīng)有差異，機(jī)理未明。1.磁敏金屬材料

薄膜磁阻效應(yīng)元件薄膜元件比體元件好。好在哪兒？是更敏感還是更好集成？就通常使用的Ni-20wt%Fe合金（坡莫合金）薄膜而言，膜厚為30～300nm，w和l因目的而異，但w為數(shù)十微米，l從數(shù)十微米到幾毫米。

1.磁敏金屬材料磁阻元件的簡(jiǎn)單敏感元件和輸出波形這個(gè)示意圖怎么理解？1.磁敏金屬材料1.2各向異性磁阻效應(yīng)材料顯示各向異性磁阻效應(yīng)的金屬主要是以Fe、Ni、Co為主要成分的合金，而不含這些元素的強(qiáng)磁性合金的磁阻效應(yīng)極小組分（wt%）組分（wt%）Ni-20FeNi-8FeNi-35CoNi-20Co4.05.45.86.5Ni-17PdFe-10VNi-5ZnNi-6Mn2.31.32.62.5主要合金塊材的磁阻效應(yīng)率(293K)組分對(duì)體材和薄膜Ni-Fe合金的磁阻響應(yīng)率的影響1.磁敏金屬材料薄膜的磁阻響應(yīng)率比塊材低體材Ni-Fe合金:在10%Fe附近觀察到的?ρ/ρ最大值薄膜Ni-Fe合金:在20wt%Fe附近顯示最大值。有何體會(huì)？為了增大薄膜?ρ/ρ，可采用提高蒸發(fā)時(shí)的真空度、氫退火、氫離子注入等方法

1.磁敏金屬材料用心體會(huì)如何去搞科學(xué)研究？2.溫敏金屬材料溫度傳感器的物理量輸出方式有從最簡(jiǎn)單的刻度輸出到以反饋控制為目的的電信號(hào)輸出，范圍極廣。根據(jù)使用目的的不同，對(duì)溫敏元件的輸入信號(hào)可采用各種物理量變換方式。利用機(jī)械量的敏感元件（如雙金屬元件）中，特點(diǎn)是精度低，但廉價(jià)、簡(jiǎn)便。而利用電阻溫度依賴關(guān)系的溫敏元件（熱敏電阻）使用溫度范圍廣，且精度高。作為金屬系溫度敏感元件，使用最廣且精度也高的是基于熱電勢(shì)的溫敏元件。利用馬氏體相變的形狀記憶合金和規(guī)則—不規(guī)則相變中的電阻變化的熔斷絲是利用相移的例子，且已實(shí)用化。利用磁性的溫度依賴性的敏感元件中典型的是感溫鐵鐵氧體，但金屬系磁鐵是磁補(bǔ)償合金，使用實(shí)例較少。光磁敏感元件還在應(yīng)用研究階段。超導(dǎo)相移等的利用也在開發(fā)中。

2.溫敏金屬材料2.1雙金屬概念：雙金屬是將熱膨脹系數(shù)不同的兩種金屬片貼合而成的敏感元件。貼合方法：有熱壓法和冷壓法。要求：用于雙金屬的金屬材料要求熱膨脹系數(shù)適當(dāng)、耐熱、耐腐蝕。分類：分低溫用（200℃～150℃）、中溫用（0℃～250℃）、高溫用（0℃～400℃）三類。形狀：有平板形、U字形、圓環(huán)形、螺旋形等。用途：雙金屬溫敏元件(也稱為雙金屬溫度計(jì))主要用于溫度控制及切斷電路，且因?yàn)閮r(jià)廉而大量用于家用電器；此外，也用于火災(zāi)報(bào)警敏感元件及其他工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。

2.溫敏金屬材料雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)是利用兩種不同金屬在溫度改變時(shí)膨脹程度不同的原理工作的。工業(yè)用雙金屬溫度計(jì)主要的元件是一個(gè)用兩種或多種金屬片疊壓在一起組成的多層金屬片。為提高測(cè)溫靈敏度，通常將金屬片制成螺旋卷形狀。（原理：當(dāng)多層金屬片的溫度改變時(shí)，各層金屬膨脹或收縮量不等，使得螺旋卷卷起或松開。由于螺旋卷的一端固定而另一端和一可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的指針相連，因此，當(dāng)雙金屬片感受到溫度變化時(shí)，指針即可在一圓形分度標(biāo)尺上指示出溫度來。）2.2金屬薄膜溫度敏感元件金屬電阻率：薄膜電阻率：

當(dāng)時(shí)，2.溫敏金屬材料蒸發(fā)在云母片上的Au薄膜的電阻與膜厚和溫度的依賴關(guān)系2.溫敏金屬材料金屬熱電阻一、工作原理、結(jié)構(gòu)和材料大多數(shù)金屆導(dǎo)體的電阻，都具有隨溫度變化的特性。其特性方程式如下:Ri＝R0[1+a(T-T0)]式中：Ri,R0——分別為熱電阻在T和0℃時(shí)的電阻值；a——熱電阻的電阻溫度系數(shù)(1／℃)。對(duì)于絕大多數(shù)金屬導(dǎo)體，a并不是一個(gè)常數(shù)，而是溫度的函數(shù)。但在一定的溫度范圍內(nèi)，可近似地看作為一個(gè)常數(shù)。不同的金屬導(dǎo)體，a保持常數(shù)所對(duì)應(yīng)的濕度范圍不同。選作感溫元件的材料應(yīng)滿足如下要求：材料的電阻溫度系數(shù)a要越大越好，純金屬的a比合金的高，所以一般均采用純金屬作熟電阻元件；在測(cè)溫范圍內(nèi)，材料的物理、化學(xué)性質(zhì)應(yīng)穩(wěn)定；在測(cè)溫范圍內(nèi)，a保持常數(shù)，便于實(shí)現(xiàn)溫度表的線性刻度特性；具有比較大的電阻率，以利于減少熱電阻的體積，減小熱慣性.特性復(fù)現(xiàn)性好，容易復(fù)制。比較適合以上要求的材料有：鉑、銅、鐵和鎳。A．鉑熱電阻鉑的純度通常用W(100)表示，即:0～630.755℃:-190～0℃:對(duì)W(100)＝1.391有A＝3.96847×10-3／℃．B＝-5.847×10-7／℃2，C＝-4.22×10-12/℃4．對(duì)W(100)＝1.389有A＝3.94851×10-3／℃.B＝-5.851×10-7/℃2，C＝-4.04×10-12/℃4．鉑電阻一般由直徑為0.05一0.07mm鉑絲繞在片形云母骨架上，鈾絲的引線采用銀線，引線用雙孔瓷絕緣套管絕緣。鉑熱電阻的結(jié)構(gòu)B．銅熱電阻銅絲可用來制造-50~150℃范圍內(nèi)的工業(yè)用電阻溫度汁。在此溫度范圍內(nèi)線性關(guān)系好，靈敏度比鉑電阻高(a＝(4.25~4.28)×10-3／℃)．容易得到高純度材料，復(fù)制性能好。但銅易于氧化，一般只用于150℃以下的低溫測(cè)量和沒有水分及無侵蝕性介中的溫度測(cè)量。通常利用二項(xiàng)式計(jì)算測(cè)量的銅電阻值為:RT＝R0[1十a(chǎn)(T—T0)]分度號(hào)GCu50Cu100Re()5350100R100/R01.425±0.0011.425±0.002精度等級(jí)ⅡⅢR0允許誤差（%）±0.1±0.1最大允許誤差（%）±（0.3×3.5）±（0.3×6.0）銅熱電阻技術(shù)特性表C.鐵電阻和鎳電阻鐵和鎳這兩種金屬的電阻溫度系數(shù)較高，電阻率較大，故可作成體積小、靈敏度高的的電阻溫度計(jì)。其特點(diǎn)是容易氧化、化學(xué)穩(wěn)定性差、不易提純，復(fù)制性差，而且電阻值與溫度的線性關(guān)系差。目前應(yīng)用不多；熱電阻的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，一般將電阻絲繞在云母、石英、陶瓷、塑料等絕緣骨架上，經(jīng)過固定，外面再加上保護(hù)套管。但骨架性能的好壞，影響其測(cè)量精度、體積大小和使用壽命。對(duì)骨架的要求是：電絕緣性能好；在高、低溫下有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，在高溫下有足夠的剛度；體膨脹系數(shù)要小，在溫度變化后不結(jié)熱電阻絲造成壓力；不對(duì)電阻絲產(chǎn)生化學(xué)作用。3.形變金屬材料概念：形變規(guī)是利用物質(zhì)因受力而使其電阻發(fā)生變化的敏感元件。用作形變規(guī)的材料：有金屬、半導(dǎo)體、電介質(zhì)等。金屬系材料的優(yōu)劣：使用最早，最近半導(dǎo)體形變規(guī)的使用急劇增加。然而與半導(dǎo)體相比較，金屬系材料有容易制作、價(jià)廉、耐高溫、抗沖擊性好、彎曲性強(qiáng)等特點(diǎn)。

3.1形變規(guī)對(duì)用于形變規(guī)的金屬材料，要求由外應(yīng)力引起的形變?chǔ)女a(chǎn)生的電阻變化率?R/R高、線性度好、電阻的溫度系數(shù)低。與形變相應(yīng)的電阻變化率通常稱為標(biāo)準(zhǔn)因子（規(guī)率）G，可由下式定義：?l/l為金屬規(guī)的長度變化；v為泊松比（金屬時(shí)為0.3）3.形變金屬材料形變?chǔ)?l/l關(guān)系合金名稱組分（wt%）G溫度系數(shù)K1阿范斯康銅康銅卡爾馬高電阻鎳鉻合金錳銅鎳鉻合金Pt-IrCu-42NiCu-40NiNi-20Cr-3Fe-3CuCu-13MnNi-24Fe-16CrPt-20Ir2.04~2.121.7~2.02.10.45~0.52.0~2.56±20×10620×10620×10615×106160×106800×106金屬形變材料的主要特性3.形變金屬材料

Bi-Sb（鉍-銻）合金薄膜的規(guī)率組分(wt%)膜厚(1010m)規(guī)率BiBi-10SbBi-20SbBi-40SbBi-60Sb873965965100010805.312.5510.369.5611.16原有的材料因?yàn)橛尚巫兌菀滓痣娮枳兓慕饘俣鄶?shù)近于半金屬，性能脆，難于作成細(xì)線或薄板。然而，若是用蒸發(fā)等方法制成薄膜，則可解決此問題。

3.形變金屬材料3.2磁形變敏感元件

強(qiáng)磁性體一旦被磁化就顯示尺寸變化，通常稱為磁致伸縮效應(yīng)。反之，若因?yàn)榻o強(qiáng)磁性體以形變而磁化發(fā)生變化，則稱為反磁致伸縮效應(yīng)。對(duì)于磁頭等精密磁敏元件，若磁致伸縮不為零，則導(dǎo)致噪聲和信號(hào)波形雜亂。(弊)但是，磁致伸縮效應(yīng)可以用于開發(fā)形變敏感元件。

(利)3.形變金屬材料磁致伸縮產(chǎn)生的原因是：磁偶極矩變化而產(chǎn)生晶格離子位置的偏移，磁彈性結(jié)合能變化引起晶格離子位置的偏移，以及由自旋引起的傳導(dǎo)電子云分布的變化等。利用磁致伸縮效應(yīng)的敏感元件有采用矽鋼和磁性鐵氧體的荷重敏感元件、轉(zhuǎn)矩敏感元件。就新材料而言，有采用非晶的敏感元件，并以此試制了荷重敏感元件、轉(zhuǎn)數(shù)敏感元件。

3.形變金屬材料超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)

1908年，荷蘭物理學(xué)家卡末林·昂內(nèi)斯

(Hei-ke

Kamerlingh

Onnes，1853－1926)首次液化了氦氣。人們第一次達(dá)到了當(dāng)時(shí)地球上的最低溫度，大約4.2K

左右。1911年卡末林·昂內(nèi)斯在研究極低溫度下金屬導(dǎo)電性時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度降到4.2K時(shí)，汞的電阻率突然降低到接近于零。這種現(xiàn)象稱為汞的超導(dǎo)現(xiàn)象。4.超導(dǎo)敏感材料卡茂林由于他的這一發(fā)現(xiàn)獲得了1913年諾貝爾獎(jiǎng)超導(dǎo)現(xiàn)象引起了各國科學(xué)家和學(xué)者的關(guān)注,超導(dǎo)方面的研究也隨之突飛猛進(jìn),逐漸發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)現(xiàn)象的各種特性,這其中包括零電阻效應(yīng),完全抗磁性效應(yīng)(Meissner效應(yīng)),二級(jí)相變效應(yīng),單電子隧道效應(yīng),約瑟夫遜(Josephson)效應(yīng).從此，超導(dǎo)材料的研究引起了廣泛的關(guān)注，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)了上千種超導(dǎo)材料。定義：超導(dǎo)電現(xiàn)象：材料的電阻隨溫度降低而減小并最終出現(xiàn)零電阻的現(xiàn)象。超導(dǎo)體：低于某一溫度出現(xiàn)超導(dǎo)電性的物質(zhì)。臨界溫度（Tc）、臨界磁場(chǎng)（Hc）、臨界電流JC是約束超導(dǎo)現(xiàn)象的三大臨界條件。當(dāng)溫度超過臨界溫度時(shí)，超導(dǎo)態(tài)就消失；同時(shí)，當(dāng)超過臨界電流或者臨界磁場(chǎng)時(shí)，超導(dǎo)態(tài)也會(huì)消失，三者具有明顯的相關(guān)性。只有當(dāng)上述三個(gè)條件均不超過超導(dǎo)材料本身的臨界值時(shí)，才能發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象（由Tc、Hc，Jc形成的閉合曲面內(nèi)為超導(dǎo)態(tài)）。超導(dǎo)體的臨界轉(zhuǎn)變點(diǎn)一些超導(dǎo)材料的臨界溫度超導(dǎo)臨界溫度提高的情況隧道效應(yīng)：經(jīng)典力學(xué)中，若兩個(gè)區(qū)域被一個(gè)勢(shì)壘隔開，則只有粒子具有足夠的能量時(shí)，其才會(huì)從一個(gè)區(qū)域進(jìn)入另一個(gè)區(qū)域。量子力學(xué)中，粒子具有足夠的能力不再是一個(gè)必要條件，一個(gè)能量不太高的粒子也可能會(huì)以一定的概率“穿過”勢(shì)壘，即所謂的“隧道效應(yīng)”。4.1約瑟夫遜結(jié)

在兩超導(dǎo)體間插入納米量級(jí)的絕緣體，超導(dǎo)電流會(huì)從一塊超導(dǎo)體無阻通過絕緣層到另一塊超導(dǎo)體。此超導(dǎo)體/絕緣體/超導(dǎo)體結(jié)被稱為約瑟夫遜結(jié)。4.1約瑟夫遜結(jié)

若i0為結(jié)的臨界電流，則約瑟夫遜電流is可表示為：

約瑟夫遜結(jié)通電時(shí)的電流－電壓特性特點(diǎn)是：即使在電壓等于零的狀態(tài)下也流過歸因于兩個(gè)超導(dǎo)體電子的相位差的電流，且當(dāng)時(shí)顯示出最大電流i0，一旦超過i0就不再流過超導(dǎo)電流，而產(chǎn)生常導(dǎo)電狀態(tài)。

4.超導(dǎo)敏感材料薄膜SIS元件:在絕緣襯底上制成超導(dǎo)薄膜S1，并將其表面氧化，再制成超導(dǎo)體S2，從而得到SIS結(jié)。點(diǎn)接觸型:將尖端面直徑為1m以下的超導(dǎo)體針壓在另一超導(dǎo)體上。橋型:在超導(dǎo)薄膜的一部分上制作寬度為1m以下的縮頸，以此部分為結(jié)。4.超導(dǎo)敏感材料約瑟夫遜結(jié)的三種基本類型4.2超導(dǎo)量子干涉儀超導(dǎo)量子干涉儀（SQUID）

的基本結(jié)構(gòu)超導(dǎo)量子干涉儀簡(jiǎn)稱為SQUID。SQUID是在用超導(dǎo)體制作的環(huán)內(nèi)引入一個(gè)或兩個(gè)約瑟夫遜結(jié)制成的器件。（a）是一個(gè)約瑟夫遜結(jié)的情況，且檢測(cè)電路中使用高頻電流，故稱為RFSQUID。（b）因?yàn)槭怯弥绷黩?qū)動(dòng)，所以稱為DCSQUID。4.超導(dǎo)敏感材料超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)SQUID實(shí)質(zhì)是一種將磁通轉(zhuǎn)化為電壓的磁通傳感器，其基本原理是基于超導(dǎo)約瑟夫森效應(yīng)和磁通量子化現(xiàn)象。以SQUID為基礎(chǔ)派生出各種傳感器和測(cè)量儀器，可以用于測(cè)量磁場(chǎng)、電壓、電流、磁化率等物理量。利用直流約瑟夫遜效應(yīng)研制成超導(dǎo)量子干涉器（SQUID），可用于測(cè)量諸如人體心臟和腦活動(dòng)所產(chǎn)生的微磁場(chǎng)變化，分辨力高達(dá)1013T。SQUID構(gòu)造

超導(dǎo)量子干涉儀示意圖

先討論一個(gè)結(jié)的情況。庫珀對(duì)是玻色子，故它能通過隧道效應(yīng)穿過勢(shì)壘。當(dāng)V≠0時(shí)，庫珀對(duì)從結(jié)的一側(cè)貫穿到另一側(cè)，必須將多余的能量釋放出來，即發(fā)射一個(gè)頻率為v的光子，其中v=2eV/h,相當(dāng)于電子對(duì)穿過結(jié)區(qū)時(shí)，將在結(jié)區(qū)產(chǎn)生一個(gè)沿與結(jié)區(qū)平面平行的方向傳播的、頻率為v的電磁波，表明在結(jié)區(qū)有一交變的電流分布（見圖4）

SQUID的簡(jiǎn)單原理

-

x+

v=0v=0

圖4結(jié)區(qū)的交變電流

hνSS結(jié)區(qū)

超導(dǎo)

絕緣

超導(dǎo)

為了表示這一交變電流在結(jié)區(qū)形成的波，可以將電流I寫成或

，稱為德布羅意關(guān)系式，是初位相。現(xiàn)在，給結(jié)區(qū)加一垂直于紙面向外的磁場(chǎng)B，由于釋放的光子或電磁波與磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生相互作用，因此根據(jù)電磁理論中的最小耦合原理，于是因此，B的大小或A的大小將影響電流i的相位，決定其x軸向的分布，由于磁場(chǎng)在交變電流中起著位相作用，而波的頻率又相當(dāng)大，故磁場(chǎng)的一個(gè)微小變化也會(huì)導(dǎo)致一個(gè)顯著的位相改變，使得電流也有一個(gè)相當(dāng)大的變化。如果使用兩個(gè)結(jié)，利用兩個(gè)電流的相干作用，效果會(huì)更好，會(huì)使電流的值更大。這和光學(xué)中用雙縫加強(qiáng)光度比用單縫的效果要好一樣。SQUID就是根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)而成的。SQUID的應(yīng)用

(1)SQUID用作磁強(qiáng)計(jì)，可精確到10-7T。為了對(duì)這個(gè)量級(jí)有所理解，可以列舉一些例子。地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為103T；環(huán)境磁噪聲的磁感應(yīng)強(qiáng)度為10-4～10-1T；人們的肺、心、腦都有一定的生物磁感應(yīng)強(qiáng)度，分別為10-1T、10-2T和10-5T。由此可見，比腦磁場(chǎng)還弱100倍的磁場(chǎng)，SQUID都能準(zhǔn)確地測(cè)量出來。以心臟為例，心磁圖可以衡量直流電效應(yīng)，而心電圖對(duì)直流電效應(yīng)無法感知。并且，磁場(chǎng)測(cè)量幾乎不受信號(hào)源和檢測(cè)線圈之間夾雜物的影響，所以可以檢出局部的信號(hào)。腦磁場(chǎng)測(cè)定病灶

SQUID心磁檢測(cè)系統(tǒng)(2)用作磁場(chǎng)梯度計(jì)。測(cè)量微弱磁場(chǎng)時(shí)，必須消除強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾。為此，可設(shè)計(jì)一個(gè)形如圖6的線圈，其中A2和A3繞向相反。均勻的地磁與噪聲磁在A2、A3中產(chǎn)生的磁通會(huì)互相抵消，對(duì)A1不產(chǎn)生影響。而非均勻的待測(cè)磁場(chǎng)在A2、A3中不會(huì)抵消，因而對(duì)A1有影響。用SQUID測(cè)出的A1的磁通便無地磁和噪聲的干擾。

A1

A3

線圈

A2（3）用作低溫溫度計(jì)。它是利用核磁化率在10-5K的低溫時(shí)與溫度成正比設(shè)計(jì)而成的。用SQUID測(cè)出核磁化率α就可測(cè)定溫度。（4）用作檢流計(jì)。將待測(cè)的電流引入超導(dǎo)線圈，利用SQUID測(cè)出電流產(chǎn)生的磁通，從而確定電流的大小，且能精確到10-9A。改裝成電壓計(jì)精確可達(dá)10-16V。(5)軍事方面的應(yīng)用。在探測(cè)技術(shù)方面，超導(dǎo)量子干涉儀器件具有極高的靈敏度，特別適合用于對(duì)微波弱磁場(chǎng)反?，F(xiàn)象和紅外輻射的探測(cè)定位。采用超導(dǎo)量子干涉儀的先進(jìn)磁導(dǎo)探測(cè)系統(tǒng)，可探測(cè)到淺海中的潛艇。超導(dǎo)量子干涉儀還可作為微波和紅外探測(cè)器，靈敏度可達(dá)10～15W/Hz。這種探測(cè)器可在空間根據(jù)衛(wèi)星微弱的紅外輻射來確定其位置。雷達(dá)系統(tǒng)若采用高靈敏度超導(dǎo)或納米接收機(jī)，其作用距離可提高1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。SQUID還可以用作超低頻信號(hào)的接收器，進(jìn)行水下、地下的深處通訊聯(lián)系。利用SQUID可測(cè)量磁懸超導(dǎo)鈮棒的微小振動(dòng)。當(dāng)鈮棒振幅為10-18cm時(shí)，其磁場(chǎng)波動(dòng)能立即被SQUID測(cè)出。敏感元件用超導(dǎo)材料

約瑟夫遜結(jié)可采用Nb（鈮）或Ta（鉭）等的體相材料或薄膜形式，其中薄膜是重點(diǎn)。薄膜具有制作容易、溫度循環(huán)強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、適于微細(xì)加工等優(yōu)點(diǎn)。作為約瑟夫遜元件和超導(dǎo)晶體管用材料可采用Sn、Pb、Pb-In合金及Nb、NbN、Nb3Al、Nb3Sn、Ta-Zr、V3Si、Mo-Re（鉬-錸）合金等。4.超導(dǎo)敏感材料5.形狀記憶材料形狀記憶合金則是借助于輕微加熱等手段而返回塑性形變前的形狀的特異材料。

對(duì)于形狀記憶合金的功能應(yīng)用主要包括：（1）形狀回復(fù)的利用；（2）伴隨形狀回復(fù)的應(yīng)力應(yīng)用；（3）熱敏感性的利用；（4）作為能