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研究生: 莊本原
Zhuang, Ben-Yuan
論文名稱: 高溫超導量子干涉式振動磁量儀應用於生物分子之檢測
High - Tc Superconducting Quantum Interference Device Vibrating Sample Magnetometer for the detection of biomolecules
指導教授: 廖書賢
Liao, Shu-Hsien
楊鴻昌
Yang, Hong-Chang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 光電工程研究所
Graduate Institute of Electro-Optical Engineering
論文出版年: 2015
畢業學年度: 103
語文別: 中文
論文頁數: 38
中文關鍵詞: 高溫超導量子干涉儀振動樣品磁量儀磁量計
英文關鍵詞: SQUID, VSM, Magnetometer
論文種類: 學術論文
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  • 本實驗主要是要架設可量測飽和磁化強度並與高溫超導量子干涉儀結合的振動樣品磁量計量測系統,讓量測樣品能夠在永久磁鐵的磁場下進入飽和磁化狀態,再藉由量測樣品做振動得到量測訊號,測量磁流體與不同濃度生物分子結合後在飽和磁場下的訊號值。
    實驗核心主要可以分兩部分高溫超導量子干涉儀端接收訊號與振動樣品磁量計系統端,在高溫超導量子干涉儀部份使用了高溫超導直流量子干涉元件磁量計,在磁量計的接收訊號的部分使用了銅線圈當輸入線圈以接收從振動樣品磁量計系統端來的訊號給高溫超導量子干涉儀。振動樣品磁量計系統端的部分振動源使用喇叭讓量測樣品能夠穩定做振動,在擷取線圈的兩側有一對磁場為3430高斯的永久磁鐵來當作本實驗的飽和磁場,再將量測到的訊號耦合給高溫超導量子干涉儀,量測不同濃度的生物分子與磁性奈米粒子結合的磁性變化。
    本實驗架設的振動樣品磁量儀經由量測後得到的SNR值為417,振動樣品磁量儀的靈敏度可達5.5 × 10-5 emu,使用SQUID後的高溫超導量子干涉式振動樣品磁量儀得到SNR為660,高溫超導量子干涉式振動樣品磁量儀的靈敏度可達3.48 × 10-5 emu,並且初步完成在生物分子的檢測,未來可在進一步量測不同的生物分子。

    目錄 口試委員會審定書..……………………………………………………...i 中文摘要…………………………………………………………………ii 目錄..…………………………………………………………………… iii 第一章 緒論 1-1 研究背景………………………………………………………….1 1-2 研究動機………………………………………………………….1 第二章 原理 2-1 約瑟芬元件原理 (Josephson junction) …………….……………2 2-1-1 直流式超導量子干涉元件…….………………………………5 2-2 振動樣品磁力儀(VSM)量測原理……..……………………….10 第三章 實驗方法與儀器 3-1 超導量子干涉元件………………………………………………...12 3-1-1 SQUID量測裝置……………………………………………....13 3-1-2 高溫超導量子干涉元件量測系統…………………….….….14 3-1-3 雜訊頻譜量測系統....……..………….………………………15 3-2 高溫超導量子振動樣品磁量儀架構……………………………...16 3-2-1 高溫超導量子振動樣品磁量儀實驗步驟….......................…16 3-2-2 線圈組架構…………………………………………………...18 3-2-3 磁鐵組架構………………………………….………………..19 3-2-4 VSM系統架構………………………………….……………..20 第四章 結果與討論 4-1 SQUID的I-V 與V-Φ及雜訊量測……………...…………………22 4-1-1 SQUID I-V量測………………………….………………..22 4-1-2 SQUID V-Φ量測…………………………..………………23 4-1-2 SQUID 雜訊量測...…………………………….…….……24 4-2 高溫超導量子干涉式振動樣品磁量儀量測……………………...25 4-2-1 振動樣品磁量儀系統頻率最佳化…………………………...25 4-2-2 高溫超導量子干涉式振動樣品磁量儀頻率最佳化………...27 4-2-3 振動樣品磁量儀系統背景值.……………………………..…29 4-2-4 振動樣品磁量儀系統穩定度………………………………...30 4-2-5 高溫超導量子干涉式振動樣品磁量儀系統穩定度………...31 4-3 高溫超導量子干涉式振動樣品磁量儀之生物分子檢測……..….33 4-3-1 振動樣品磁量儀之生物分子檢測…………………………...33 4-3-2 高溫超導量子干涉式振動樣品磁量儀量測……………..….34 第五章 結論…………………………………………………………....37 參考文獻 ……………………………………………………………… 38

    參考文獻
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    [3]謝振傑 超導量子干涉儀系統用於磁性奈米粒子的磁性生醫領域 4/16 2012
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    [8] C. Johansson and M. Hanson, “Influence of Sample Geometry in a Vibrating Sample Magnetometer”, IEEE Transactions of Magnetics. vol. 30, no. 2, 1994, pp. 1064-1066.
    [9] K. H. Shin, K. I. Park, Y. Kim, and G. Sa-Gong, “Vibrating sample magnetometer using a multilayer piezoelectric actuator”, phys. stat. sol. (b), vol. 241, no. 7, 2004, pp. 1633–1636.
    [10] 張育綸 國立臺灣師範大學103年論文
    [11] 楊富鈞 國立臺灣師範大學102年論文

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