Надпровідні магнітометри, квантові магнітометри, дія яких заснована на Джозефсона ефекті . Чутливість С. м. досягає 10 -9 гс (10 -13 тл ) , а при вимірах градієнта магнітного поля ~ 10 -10 гс/см (10 -12 тл/м ) . Чутливий елемент С. м. (скорочено ЧЕ) є електричний контур з надпровідника з контактами Джозефсона (ними можуть бути що розділяють надпровідник тонкі ~10 А, плівки ізолятора, точкові контакти і т. п.). ЧЕ реагує на зміну напруженості (індукції) магнітного поля, пронизливого надпровідний контур.
На мал. 1 приведена схема С. м., ЧЕ якого містить два ідентичні контакти Джозефсона, включених паралельно в ланцюг джерела постійного струму. Струм, руйнівний надпровідність в ЧЕ (I до з ), залежить від електричних характеристик контактів і величини магнітного потоку Ф, пронизливого контур:
I до з = 2 I з |cos p Ф/Ф про |,
де Ф про = 2×10 -7 гс см 2 — квант магнітного потоку (магнітний потік через надпровідний контур квантується, див.(дивися) Надпровідність ) , I з — струм руйнування надпровідності кожного з контактів (критичний струм ) — має бути малий ( I з ~ Ф про /l де L — індуктивність контура). Із зміною потоку Ф струм I до з в контурі випробовує осциляції ( мал. 2 ). Струм / до з досягає максимального значення всякий раз, як тільки потік Ф, що змінюється, виявляється рівним цілому числу квантів потоку Ф про , тобто період осциляцій дорівнює кванту магнітного потоку. Якщо через ЧЕ протікає постійний струм ~ I до з , то електрична напруга на контурі також періодично залежить від Ф. По числу осциляцій можна визначити Ф, а знаючи площу S надпровідного контура, знайти напруженість Н досліджуваного магнітного поля ( Н = Ф/s). Зазвичай для підвищення надійності роботи С. м. в контурі додатково збуджують періодичне магнітне поле модуляції. Збуджуване змінне поле має амплітуду £Ф про /2s. За наявності поля модуляції на контурі з'являється змінна напруга, фаза якої змінюється прямо пропорціонально зовнішньому полю Н. Вимірювальний блок С. м. виконує функції посилення змінної складовою напруги на контурі і виділення зміни фази. На виході вимірювального блоку отримують сигнал, пропорційний зміні фази, а отже, значенню Н.
С. м. виготовляють також з джерелами (генераторами) змінного струму частотою 10 7 —10 9 гц і з одним контактом Джозефсона в ЧЕ ( мал. 3 ). Струм в ЧЕ збуджується індуктивно за допомогою резонансного контура, налаштованого на частоту генератора. Одночасно змінний струм низької частоти (~10 3 гц ) , що протікає через той же контур, здійснює модуляцію магнітного поля в ЧЕ. Вольтамперная характеристика ЧЕ нелінійна відносно магнітного поля, яке пронизує контур. Тому фаза низькочастотної модуляції змінюється залежно від величини зовнішнього (досліджуваного) магнітного поля. До ЧЕ зовнішнє поле підводиться трансформатором магнітного поля, який складається з приймальні петлі і котушки, індуктивно пов'язаної з ЧЕ (матеріалом для обмотки трансформатора служить надпровідний дріт, передача потоку відбувається без втрат). У С. м. даного типа трансформатор має дві вхідні петлі, включені назустріч один одному. При такому включенні петель ЧЕ реагує на градієнт поля і є градієнтометром. Вимірювальний блок С. м. здійснює посилення модульованого високочастотного сигналу і його детектування. В результаті виділяється сигнал низької частоти, фаза якого пропорційна вимірюваному градієнту поля.
Дуже висока чутливість С. м. дозволила здійснити з їх допомогою ряд тонких експериментів: уточнити значення фізичних постійних, просунути вимір електричної напруги в область значень 10 -14 в , зафіксувати магнітокардіограми людського серця і ін.
Літ.: Фейнман P., Лейтон P., Сендс М., Фейнмановськие лекції з фізики, [пер. з англ.(англійський)], т. 9, М., 1967; Кларк Дж., Низькочастотні вживання надпровідних квантових інтерференційних пристроїв, «Тр. інституту інженерів по електроніці і радіоелектроніці», 1973, т. 61 № 1, с. 9; Заваріцкий Н. Ст, Ветчинкин А. Н., Установка СЬКИМП, «Прилади і техніка експерименту», 1974 № 1.
