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研究生: 張育綸
論文名稱: 高溫超導梯度計交流磁化儀之開發暨生物分子檢測應用研究
Development of High-Tc SQUID Gradiometer in Alternating Current Magnetic and biomolecular detection applied System
指導教授: 楊鴻昌
Yang, Hong-Chang
廖書賢
Liao, Shu-Hsien
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: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 67
中文關鍵詞: 高溫超導梯度計交流磁化率SQUIDCRP
論文種類: 學術論文
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  • 本實驗主要是要架設是交流磁化率並結合SQUID的χac量測系統以及抗雜訊能力高的梯度計。此一階梯度計SQUID的製作是以超導耦合線圈為主,利用超導薄膜設計的線圈架構,再梯度計的兩邊超導耦合線圈,一邊的超導耦合線圈當SQUID的Magnetic flux,另一邊是當input coil結合χac系統接收訊號,量測C-反應蛋白不同濃度的飽和磁化率變化。

    目前已成功製作出一階梯度計SQUID,單顆最佳為Ic = 10 μA,Vpp = 22 μV,串聯後最佳化可得Ic = 22 μA,Vpp = 51 μV,則串連起來後屏蔽屋外(內)之量測磁通雜訊約為31μΦ0/Hz1/2(內)、32μΦ0/Hz1/2 (外),發現梯度計在無屏蔽下之雜訊無影響,也順利的建置完成系統,量測CRP-10 ppm、5 ppm、2 ppm、1 ppm、0.5 ppm不同濃度的相位變化。

    口試委員會審定書 …………………………………………………… i 致謝…………………………………………………………………… ii 中文摘要……………………………………………………………… iii 目錄…………………………………………………………………… iv 圖目錄……………………………………………………………… vii 表目錄………………………………………………………………… xi 第一章 緒論 1-1 前言 ………………………………………………………… 1 1-2 超導特性……………………………………………………… 1 1-3 研究背景……………………………………………………… 3 1-4 研究動機……………………………………………………… 4 第二章 原理 2-1約瑟芬元件原理 (Josephson junction) ……………………… 5 2-1-2 直流式超導量子干涉元件 ……………………………… 8 2-2交流磁化率(AC susceptibility)量測原理 …………………… 14 第三章 實驗方法與儀器 3-1 樣品備製……………………………………………………… 16 3-2 鍍膜系統……………………………………………………… 17 3-2-1脈衝雷射沉積法(Pulsed Laser Deposition) 原理 ……… 18 3-2-2雷射鍍膜系統 …………………………………………… 19 3-2-3雷射鍍膜條件 …………………………………………… 20 3-3 黃光製程(photolithography)與蝕刻(Etching) …………… 22 3-4 量測分析儀器…………………………………………………… 26 3-4-1 XRD(X-ray 晶格繞射儀) ……………………………… 26 3-4-2 AFM(原子力顯微鏡) …………………………………… 27 3-4-3電性量測系統(電阻-溫度量測系統) …………………… 29 3-4-4 低溫量測裝置 …………………………………………… 30 3-4-5 超導量子干涉元件低溫量測系統 ……………………… 30 3-4-6 交流磁化率系統(χac)架構 ……………………………… 33 3-4-6 線圈組架構 ……………………………………………… 35 第四章 結果與討論 4-1 YBa2Cu3O7薄膜特性分析 ……………………………………… 37 4-1-1 薄膜結構與電阻-溫度量測 ……………………………… 37 4-1-2 薄膜表面與晶格常數 …………………………………… 42 4-2 一階梯度計光罩設計 ………………………………………… 45 4-2-1 一階梯度圖型設計 ……………………………………… 45 4-2-2 一階梯度bare SQUID設計 …………………………… 46 4-2-3超導耦合線圈的設計 …………………………………… 48 4-3 SQUID的I-V 與V-Φ及雜訊量測 ………………………… 49 4-3-1 一階梯度計 A ………………………………………… 49 4-3-2 一階梯度計B ………………………………………… 51 4-3-3 一階梯度計 C ………………………………………… 53 4-3-4 一階梯度計 D ………………………………………… 55 4-4超導χac 4-4-1 SQUID在屏蔽屋內之SNR值 ………………………… 60 4-4-2 超導χac量測不同濃度CRP變化 ……………………… 62 第五章 結論………………………………………………………… 65 參考文獻 ……………………………………………………………… 66

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