專利名稱：基于高溫超導(dǎo)量子干涉器的檢測設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測設(shè)備，尤其涉及一種基于高溫超導(dǎo)量子千涉器
(SQUID)的核四極共振(nuclear quadruple resonance,,)探測隱藏 炸藥和毒品的檢測設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有在機場安檢等需要確定安全身份的地方， 一般使用X光來檢查物 品，X光這種檢測設(shè)備存在著不能分辨出某種白色粉末，因此在安檢過程 中，很難檢測出隱藏在行李中的炸藥和毒品。并且，傳統(tǒng)的法拉第電感線 圈探測已很難探測炸藥(TNT)，因為炸藥的共振頻率低(O. 7-0. 9MHZ)并 且信號的強度非常弱。且現(xiàn)有金屬探測器無法分辨出一小塊金屬以及真正 的地雷。
核的電四極矩(electric quadruplemotnent)與核周圍的電場梯度的 相互作用使得磁核能級分裂。當(dāng)施加共振射頻(RF)場以激勵時，發(fā)生核 四極共振(NQR)，核四極共振只對那些諸如"N和"C1的核自旋量子數(shù)I大 于1/2才能發(fā)生。因為四極相互作用對分子內(nèi)的四極核位置以及物質(zhì)的晶 體結(jié)構(gòu)敏感，它能夠反應(yīng)出物質(zhì)的精細化學(xué)結(jié)構(gòu)和成分，每一個核四極共 振頻鐠線都對應(yīng)著一個特定的化學(xué)物質(zhì)。因此，可以利用其來探測固體的 化學(xué)結(jié)構(gòu)。
因此，可以利用其來探測隱藏在行李中的炸藥和毒品，也可以用于探 測地雷，因為炸藥跟毒品里都含有氮元素。穩(wěn)定的N-14的同位素在自然界 里面的豐度達到99. 635%并且原子核自旋1-1具有核四極共振動量。炸藥 是含氮豐富的化合物，其含氮的重量百分含量為15-40%。 N-14原子核是橢球型的，含氮的分子中的N-14核與其周圍的電子之間又核四極相互作用， 使其產(chǎn)生一系列的激發(fā)態(tài)。當(dāng)幾百千周到幾兆周的電磁波通過炸藥時，可 以被其共振吸收，然后炸藥成了其特征頻率的電磁波的發(fā)射源，可用探測 線圈探測出來。
這比傳統(tǒng)方法中用的金屬探測器更具優(yōu)勢，超導(dǎo)量子干涉器是非常好 的磁場探測器，它的磁場分辨率能達到10—"web，并且它的響應(yīng)并不依賴于 信號的頻率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不能準(zhǔn)確地檢測出炸藥、毒 品等物質(zhì)，而提供一種基于高溫超導(dǎo)量子干涉器的檢測系統(tǒng)，以實現(xiàn)檢測毒 品和炸藥。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于高溫超導(dǎo)量子干涉器的檢測 設(shè)備，包括
射頻發(fā)生裝置，用于向樣品施加脈沖；以及
高溫超導(dǎo)量子干涉器接收裝置，用于接收并采集所述脈沖施加樣品后所 反饋的核四極矩共振信號。
進一步地，所述高溫超導(dǎo)量子干涉器接收電路包括 金屬共振轉(zhuǎn)換器，用于探測NQR信號；和
高溫超導(dǎo)量子干涉器，用于采集所述金屬共振轉(zhuǎn)換器探測的NQR信號。 進一步地，所述金屬共振轉(zhuǎn)換器由拾取線圈和帶有可調(diào)電容的輸入線圈 組成。
進一步地，所述拾取線圈的直徑為9cm。 進一步地，所述輸入線圈的直徑為2.5cm。
進一步地，所述金屬共振轉(zhuǎn)換器還包括交叉的二極管開關(guān)，與所述拾取 線圏和輸入線圏連接，用于減小激發(fā)場對射頻SQUID的影響。
5進一步地，所述高溫超導(dǎo)量子干涉器為STO基片上PLD沉積YBCO超 導(dǎo)薄膜，經(jīng)過光刻和離子刻而成的。
進一步地，所迷射頻發(fā)生裝置由一個線圈和一個電容組成。
進一步地，基于高溫超導(dǎo)量子千涉器的檢測設(shè)備還包括四極共振i普 儀鎖定探測器，用于將所述高溫超導(dǎo)量子干涉器接收裝置探測到的所述核 四極矩共振信號放大以形成核四極共振頻譜線。
因此，通過該檢測設(shè)備，由于每個固態(tài)物質(zhì)都有其化學(xué)結(jié)構(gòu)，每一個特 定的化學(xué)物質(zhì)都對應(yīng)著一個核四極共振頻譜線，從而可以利用該檢測設(shè)備即 可檢測出毒品和炸藥等普通X光安檢機無法識別的危險物品。
附困說明


圖1為本發(fā)明基于高溫超導(dǎo)量子千涉器的檢測設(shè)備的框圖； 圖2為本發(fā)明高溫超導(dǎo)量子干涉器接收裝置的電路示意圖。
具體實施例方式
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。 本發(fā)明公開了一種基于高溫超導(dǎo)量子千涉器的違禁物品檢測設(shè)備，該設(shè) 備利用帶金屬轉(zhuǎn)換器的高溫超導(dǎo)量子千涉器(rf SQUID)替代傳統(tǒng)的帶有前置 放大器的共振感應(yīng)線圈。并且，為了減小強的激發(fā)場的影響，交叉的二極管 開關(guān)被插入到金屬轉(zhuǎn)換器中。
如圖1所示，為本發(fā)明基于高溫超導(dǎo)量子干涉器的檢測設(shè)備的框圖，該 檢測設(shè)備1包括向樣品100施加脈沖的射頻發(fā)生裝置10，以及高溫超導(dǎo)量子 干涉器接收裝置20，用于接收施加了脈沖后的樣品所發(fā)出的反饋信號即四極 矩共振信號以形成核四極共振頻譜線。該射頻發(fā)生裝置10由一個線圈101和 一個電容102組成。高溫超導(dǎo)量子干涉器接收裝置20包括金屬轉(zhuǎn)換器30，該 金屬轉(zhuǎn)換器用來探測施加脈沖后的樣品所發(fā)出的NQR信號，以及高溫超導(dǎo)量子干涉器40，用來釆集金屬轉(zhuǎn)換器30所探測到的NQR信號，這樣以方便根 據(jù)探測到的NQR信號形成核四極共振頻i普線。即該基于高溫超導(dǎo)量子干涉器 的檢測設(shè)備還包括四極共振傳儀鎖定探測器50,用于將所述高溫超導(dǎo)量 子干涉器接收裝置探測到的所述核四極矩共振信號放大以形成核四極共振 頻譜線。
由于目前4艮難制作高溫超導(dǎo)的拾取線圈和輸入線團，因此高溫超導(dǎo)量子 干涉器件^^探測到NQR信號，然而帶有正常金屬共振轉(zhuǎn)換器的SQUID的 敏感性提高，并能探測NQR信號。因此，本發(fā)明采用帶金屬轉(zhuǎn)換器的高溫超 導(dǎo)量子干涉器(rf SQUID)的接收電路替代傳統(tǒng)的帶有前置放大器的共振感應(yīng) 線團。共振正常金屬轉(zhuǎn)換器30由直徑大約9cm的拾取線圈301和帶有可調(diào)電 容的直徑2.5cm的輸入線圏302組成，拾取線圈的直徑大約9cm,為其優(yōu)選 方式，以及輸入線圈的直徑2.5cm，也為優(yōu)選方式，并非用于限制本發(fā)明的輸 入線圈和拾取線圈的直徑。
為了減小強的激發(fā)場的影響，交叉的二極管開關(guān)60被插入到金屬轉(zhuǎn)換器 30中。并且本發(fā)明的高溫超導(dǎo)量子干涉器優(yōu)選地為STO基片上PLD沉積 YBCO超導(dǎo)薄膜，經(jīng)過光刻和離子刻而成的。
參見圖2，本發(fā)明高溫超導(dǎo)量子干涉器接收裝置的電路示意圖，詳細描述 該高溫超導(dǎo)量子干涉器接收裝置的電路結(jié)構(gòu)。高溫超導(dǎo)交流量子千涉器工作 在液氮(如圖中虛線200所示)中，高溫超導(dǎo)交流量子干涉器接收裝置并經(jīng) 過磁屏蔽(如閨中虛線300所示)。由拾取線圏(Ll) 301和電容C1組成的 傳輸諧振器，產(chǎn)生激化交流磁場，LM是傳遞激發(fā)能量的匹配線圈，通過調(diào)節(jié) Lm跟Ll的距離可以產(chǎn)生50歐姆的匹配電阻。當(dāng)開關(guān)SW1關(guān)閉，SW2接通 時線圏Ll也可以用來作為采集線圈。由Ll， Cl, L2和C2組成金屬轉(zhuǎn)換器 30，用來采集NRQ信號。輸入線圈(L2) 302和射頻SQUID芯片(即高溫 超導(dǎo)交流量子干涉器)放在裝有液氮(如圖中虛線200所示)的磁屏蔽筒(如 圖中虛線300所示)中。對樣品施加的脈沖可以用計算才幾控制來產(chǎn)生，并由計算機進行數(shù)據(jù)的采集與處理。交叉的二極管開關(guān)60 (SW1和SW2、 Dl和
響。二極管Dl和D2主要是用來保護開關(guān)。當(dāng)交流脈沖加上的時候，開關(guān)SW1 閉合，開關(guān)SW2斷開，傳輸?shù)男盘柋欢搪?，因此強的交流信號并沒有傳輸?shù)?輸入線圈(L2) 302。當(dāng)交流脈沖終止開關(guān)SW1斷開，開關(guān)SW2閉合，誘導(dǎo) 產(chǎn)生的NQR信號被拾取線圈Ll探測到并傳遞到輸入線圈L2，再被高溫超導(dǎo) 射頻SQUID探測到。然后，由SQUID采集來的信號經(jīng)過脈沖核四極共振鐠 儀鎖定探測器放大即可通過計算機獲得核四極共振頻譜線。
舉例來說，當(dāng)樣品放置于該檢測設(shè)備上時，由射頻裝置IO對該樣品施加 脈沖，而所施加的脈沖是通過電腦來控制產(chǎn)生的，此時樣品會有反饋信號， 此時，高溫超導(dǎo)量子干涉器接收裝置20的金屬轉(zhuǎn)換器30能通過其拾取線圈 301探測到樣品反饋信號中的NQR信號，并輸入輸入線圈302，高溫超導(dǎo)量 子干涉器40探測到該NQR信號，即采集該NQR信號，通過四極共振語儀鎖 定探測器將該NQR信號放大，通過計算機數(shù)據(jù)處理獲得該樣品的核四極共振 頻i瞽線。
這樣通過該帶有高溫超導(dǎo)量子干涉器接收電路的檢測設(shè)備，由于每個固 態(tài)物質(zhì)都有其化學(xué)結(jié)構(gòu)，每一個特定的化學(xué)物質(zhì)都對應(yīng)著一個核四極共振頻 鐠線。因此，可以利用該檢測設(shè)備即可檢測出毒品和炸藥等普通X光安檢機
無法識別的危險物
時<
最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制， 盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技 術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1、一種基于高溫超導(dǎo)量子干涉器的檢測設(shè)備，其特征在于包括射頻發(fā)生裝置，用于向樣品施加脈沖；以及高溫超導(dǎo)量子干涉器接收裝置，用于接收并采集所述脈沖施加樣品后所反饋的核四極矩共振信號。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高溫超導(dǎo)量子干涉器的檢測設(shè)備，其 特征在于所述高溫超導(dǎo)量子干涉器接收裝置包括金屬共振轉(zhuǎn)換器，用于探測所述核四極矩共振信號；和 高溫超導(dǎo)量子千涉器，用于采集所述金屬共振轉(zhuǎn)換器所探測的核四 極矩共振信號。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于高溫超導(dǎo)量子干涉器的檢測設(shè)備，其 特征在于所述金屬共振轉(zhuǎn)換器由拾取線圏和帶有可調(diào)電容的輸入線圏組 成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于高溫超導(dǎo)量子干涉器的檢測設(shè)備，其 特征在于所述拾取線圏的直徑為9cm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于高溫超導(dǎo)量子干涉器的檢測設(shè)備，其 特征在于所述輸入線圈的直徑為2.5cm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于高溫超導(dǎo)量子干涉器的檢測設(shè)備，其 特征在于所述金屬共振轉(zhuǎn)換器還包括交叉的二極管開關(guān)，與所述拾取線 圏和輸入線圏連接，用于減小激發(fā)場對射頻SQUID的影響。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l-6任一所述的基于高溫超導(dǎo)量子干涉器的檢測設(shè) 備統(tǒng)，其特征在于所述高溫超導(dǎo)量子干涉器為STO基片上PLD沉積 YBCO超導(dǎo)薄膜，經(jīng)過光刻和離子刻而成的高溫超導(dǎo)量子干涉器。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l-6任一所述的基于高溫超導(dǎo)量子干涉器的檢測設(shè)備，其特征在于所述射頻發(fā)生裝置由一個線圏和一個電容組成。
9、根據(jù)權(quán)利要求l-6任一所述的基于高溫超導(dǎo)量子干涉器的檢測設(shè) 備，其特征在于還包括四極共振i瞽儀鎖定探測器，用于將所述高溫超導(dǎo) 量子千涉器接收裝置探測到的所述核四極矩共振信號放大以形成核四極 共振頻鐠線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于高溫超導(dǎo)量子干涉器的檢測設(shè)備，包括射頻發(fā)生裝置，用于向樣品施加脈沖；以及高溫超導(dǎo)量子干涉器接收裝置，用于接收并采集所述脈沖施加樣品后所反饋的核四極矩共振信號。通過該檢測設(shè)備，由于每個固態(tài)物質(zhì)都有其化學(xué)結(jié)構(gòu)，每一個特定的化學(xué)物質(zhì)都對應(yīng)著一個核四極共振頻譜線。因此，可以利用該檢測設(shè)備即可檢測出毒品和炸藥等普通X光安檢機無法識別的違禁物品。
文檔編號G01N24/00GK101477069SQ200910076828
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者凱 涂, 王延軍, 陽運國 申請人:北京美爾斯通科技發(fā)展股份有限公司