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Séance de cours

Dispositif d'interférence quantique supraconducteur: applications et fonctionnement

Dans cours

MICRO-330: Capteurs

Principes physiques et électronique utilisés dans les capteurs. Applications des capteurs. ...

Description

Cette séance de cours couvre le fonctionnement et les applications des dispositifs d'interférence quantique supraconducteurs (SQUID). Il explique comment les SQUID fonctionnent sur la base de la quantification du flux magnétique et de l'effet Josephson. La séance de cours détaille la sensibilité des SQUID aux champs magnétiques, le courant critique et les variations de tension à travers la boucle. Il traite également de la résolution extraordinaire des magnétomètres SQUID, de leur plage de mesure et d'exemples de leurs applications dans la détection de champs magnétiques faibles dans divers domaines tels que les neurosciences, la science des matériaux et l'inspection des aliments.

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Enseignant·e·s (3)

Herbert Shea

Philippe Renaud

Philippe Renaud is Professor at the Microsystem Laboratory (LMIS4) at EPFL. He is also the scientific director of the EPFL Center of MicroNanoTechnology (CMI). His main research area is related to micronano technologies in biomedical applications (BioMEMS) with emphasis on cell-chips, nanofluidics and bioelectronics. Ph. Renaud is invloved in many scientifics papers in his research area. He received his diploma in physics from the University of Neuchâtel (1983) and his Ph.D. degree from the University of Lausanne (1988). He was postdoctoral fellow at University of California, Berkeley (1988-89) and then at the IBM Zürich Research Laboratory in Switzerland (1990-91). In 1992, he joined the Sensors and Actuators group of the Swiss Center for Electronics and Microtechnology (CSEM) at Neuchâtel, Switzerland. He was appointed assistant professor at EPFL in 1994 and full professor in 1997. In summer 1996, he was visiting professor at the Tohoku University, Japan. Ph. Renaud is active in several scientific committee (scientific journals, international conferences, scientific advisory boards of companies, PhD thesis committee). He is also co-founder of the Nanotech-Montreux conference. Ph. Renaud is committed to valorization of basic research through his involvement in several high-tech start-up companies.

Giovanni Boero

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Physique de la matière condensée: Transition de phase

Concepts associés (24)

Magnetic flux quantum

The magnetic flux, represented by the symbol Φ, threading some contour or loop is defined as the magnetic field B multiplied by the loop area S, i.e. Φ = B ⋅ S. Both B and S can be arbitrary, meaning Φ can be as well. However, if one deals with the superconducting loop or a hole in a bulk superconductor, the magnetic flux threading such a hole/loop is quantized. The (superconducting) magnetic flux quantum Φ0 = h/(2e) ≈ is a combination of fundamental physical constants: the Planck constant h and the electron charge e.

SQUID

thumb|SQUID Un SQUID (de l'anglais Superconducting QUantum Interference Device) est un magnétomètre utilisé pour mesurer des champs magnétiques très faibles. Il est constitué généralement de deux jonctions Josephson montées en parallèle dans une boucle supraconductrice. Le SQUID permet des mesures très précises, avec une sensibilité de l'ordre de 1E-7 emu. Il est possible de faire des mesures en fonction de la température, jusqu'à quelques kelvins seulement.

Supraconductivité

La supraconductivité, ou supraconduction, est un phénomène physique caractérisé par l'absence de résistance électrique et l'expulsion du champ magnétique — l'effet Meissner — à l'intérieur de certains matériaux dits supraconducteurs. La supraconductivité découverte historiquement en premier, et que l'on nomme communément supraconductivité conventionnelle, se manifeste à des températures très basses, proches du zéro absolu (). La supraconductivité permet notamment de transporter de l'électricité sans perte d'énergie.

Magnétomètre

Un magnétomètre est un appareil qui sert à mesurer selon les cas l'intensité ou la direction d’un champ magnétique, ou l'aimantation d'un échantillon. Il repose sur un élément sensible au champ magnétique : le capteur de champ magnétique qui, lorsqu'il est associé à un dispositif électronique, permet d'extraire la mesure du champ magnétique. Il en existe différents types, basés sur des principes physiques différents. Les magnétomètres sont principalement utilisés dans le cadre d’études géologiques et la détection d’anomalies magnétiques ou d’objets ferreux.

Résonance magnétique nucléaire

vignette|175px|Spectromètre de résonance magnétique nucléaire. L'aimant de 21,2 T permet à l'hydrogène (H) de résonner à . La résonance magnétique nucléaire (RMN) est une propriété de certains noyaux atomiques possédant un spin nucléaire (par exemple H, C, O, F, P, Xe...), placés dans un champ magnétique. Lorsqu'ils sont soumis à un rayonnement électromagnétique (radiofréquence), le plus souvent appliqué sous forme d'impulsions, les noyaux atomiques peuvent absorber l'énergie du rayonnement puis la relâcher lors de la relaxation.

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Séances de cours associées (30)

Vortices : Lévitation supraconductrice et supraconducteurs de type II

Explore les tourbillons dans les supraconducteurs, y compris la lévitation, les supraconducteurs de type II, le paramètre de Ginzburg-Landau, les champs critiques et les preuves expérimentales.

Qubits supraconducteurs : histoire et théorie du BCS

Explore l'histoire des qubits supraconducteurs et les fondamentaux de la supraconductivité et de la théorie BCS.

Effet Josephson

Explique l'effet Josephson et l'importance de la jonction Josephson dans la technologie supraconductrice.

Invariance de jauge: Potentiels électromagnétiques

Explore l'invariance de la jauge, les potentiels électromagnétiques, la vitesse du superfluide et l'expulsion du champ magnétique des supraconducteurs.

Mouvement du vortex : électronique supraconductrice

Explore la dynamique des tourbillons de flux dans les supraconducteurs et la quête de la résistance zéro.

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Concepts associés (24)

Magnetic flux quantum

SQUID

Supraconductivité

Magnétomètre

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