KR101403318B1 - 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치 및 그 방법 - Google Patents
초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치 및 그 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101403318B1 KR101403318B1 KR1020120120366A KR20120120366A KR101403318B1 KR 101403318 B1 KR101403318 B1 KR 101403318B1 KR 1020120120366 A KR1020120120366 A KR 1020120120366A KR 20120120366 A KR20120120366 A KR 20120120366A KR 101403318 B1 KR101403318 B1 KR 101403318B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sensor module
- squid sensor
- container
- heat transfer
- inner container
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title abstract description 17
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims abstract description 10
- 241000238366 Cephalopoda Species 0.000 claims abstract 20
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 24
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 23
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 6
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 5
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 5
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 4
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 2
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 1
- 229910000896 Manganin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018651 Mn—Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005041 Mylar™ Substances 0.000 description 1
- 229920006328 Styrofoam Polymers 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 210000002216 heart Anatomy 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- QLMNCUHSDAGQGT-UHFFFAOYSA-N sintofen Chemical compound N1=C(C(O)=O)C(=O)C=2C(OCCOC)=CC=CC=2N1C1=CC=C(Cl)C=C1 QLMNCUHSDAGQGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008261 styrofoam Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/007—Environmental aspects, e.g. temperature variations, radiation, stray fields
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
- G01R1/02—General constructional details
- G01R1/18—Screening arrangements against electric or magnetic fields, e.g. against earth's field
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/035—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using superconductive devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/035—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using superconductive devices
- G01R33/0354—SQUIDS
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
- G01R33/381—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets
- G01R33/3815—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets with superconducting coils, e.g. power supply therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
- H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/80—Constructional details
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/242—Detecting biomagnetic fields, e.g. magnetic fields produced by bioelectric currents
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치 및 그 방법을 제공한다. 이 장치는 수직 방향으로 연장되는 외부 용기, 외부 용기의 내부에 삽입되어 액체 냉매를 수납하고 상판을 포함하는 금속성 재질의 내부 용기, 외부 용기의 하부면과 내부 용기의 하부면 사이에 배치된 SQUID 센서 모듈, 일단은 내부 용기의 하부면에 연결되고, 타단은 SQUID 센서 모듈에 직접 또는 간접적으로 연결되어 SQUID 센서 모듈을 냉각하는 열전달 기둥, SQUID 센서 모듈의 상부면을 감싸는 초전도체로 형성된 자기 차폐부, 및 열전달 기둥의 타단에 열적으로 접촉하고 자기 차폐부의 상부면에 적층되는 열전도판을 포함한다. 내부 용기는 외부 용기와 이격된 공간을 가지고, 내부 용기와 외부 용기 사이의 공간은 진공 상태이다.
Description
본 발명은 초전도 양자 간섭 소자의 냉각 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 초전도 양자 간섭 소자의 간접형 냉각 장치에 관한 것이다.
초전도 양자 간섭 소자(Superconductive Quantum Interference Device; SQUID)는 심자, 뇌, 근육 등의 생체활동에서 발생하는 초미세 자기장을 측정할 수 있는 초고감도 센서이다. SQUID 센서는 4K 혹은 77K의 극저온에서 동작한다. 측정 감도는 수 내지 수십 fT/√Hz 이다. 상기 SQUID 센서를 저온으로 냉각하기 위해, 일반적으로 액화 질소나 액화 헬륨이 사용된다. 이러한 저온 냉매를 저장할 수 있는 저온 냉매 저장 용기가 필요하다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 G-10 에폭시를 대체한 금속성 재료를 사용한 생체 자기측정용 저온 냉매 저장 용기를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 초전도 차폐를 활용하여, 금속성 재료에서 발생하는 열 잡음 및 자기 잡음으로부터 SQUID 센서를 보호하여 시스템의 안정적 동작을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치는 수직 방향으로 연장되는 외부 용기; 상기 외부 용기의 내부에 삽입되어 액체 냉매를 수납하고 상판을 포함하는 금속성 재질의 내부 용기; 상기 외부 용기의 하부면과 상기 내부 용기의 하부면 사이에 배치된 SQUID 센서 모듈; 일단은 상기 내부 용기의 하부면에 연결되고, 타단은 상기 SQUID 센서 모듈에 직접 또는 간접적으로 연결되어 상기 SQUID 센서 모듈을 냉각하는 열전달 기둥; 상기 SQUID 센서 모듈의 상부면을 감싸는 초전도체로 형성된 자기 차폐부; 및 상기 열전달 기둥의 타단에 열적으로 접촉하고 상기 자기 차폐부의 상부면에 적층되는 열전도판을 포함한다. 상기 내부 용기는 상기 외부 용기와 이격된 공간을 가지고, 상기 내부 용기와 상기 외부 용기 사이의 공간은 진공 상태이다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 SQUID 센서 모듈의 하부면을 감싸는 보조 열전달층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 보조 열전달층은 구리 메쉬(mesh)로 형성되고, 상기 구리 메쉬의 씨줄과 날줄은 서로 전기적으로 절연될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 보조 열전달층은 에폭시 층; 및 상기 에폭시 층에 적층되고 일정한 간격을 가지고 나란히 연장되는 구리 도선들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 보조 열전달층을 상기 내부 용기의 하부면에 고정하는 도전체로 형성된 고정 링을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 열전달 기둥에 열전달을 위하여 상기 내부 용기의 하부면에 고정된 구리 재질의 고정 블록을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 외부 용기는 상부 외부 원통; 상기 상부 외부 원통의 하부면에 연결된 와셔 형상의 외부 중간판; 상기 외부 중간판의 내 측면에 접촉하여 연장되는 하부 외부 원통; 및 상기 하부 외부 원통의 하부면에 배치된 외부 바닥판을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 내부 용기는 상기 상판의 중심에 형성된 관통홀의 내측면에 연결되고 수직으로 연장되는 목부; 상기 목부의 하부면에서 연결되고, 중심에 관통홀을 가지는 와셔 형상의 내부 중간판; 상기 내부 중간판의 외측면에서 수직으로 연장되는 원통 형상의 내부 몸체부; 및 상기 내부 몸체부의 하부면에 배치되는 내부 바닥판을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 SQUID 센서 모듈은 유전체 재질의 센서 결합판; 상기 센서 결합판의 하부면에 장착된 센서 고정 블록들;및 상기 센서 고정 블록에 결합하는 SQUID 센서들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 자기 차폐부는 납(Pb) 또는 니오듐(Nb)일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 열전도판 및 상기 열전달 기둥은 무산소 구리 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 자기 차폐부는 상기 SQUID 센서 모듈을 감싸도록 수직 방향으로 연장될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 내부 용기의 외측면에 결합되고 제1 직경을 가지고 외주면에 형성된 제1 열 엥커(Thermal achor)를 포함하는 도전성 재질의 제1 지지판; 상기 제1 지지판으로부터 수직으로 이격되어 상기 내부 용기의 외측면에 결합되고 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경을 가지고 외주면에 형성된 제2 열 엥커를 포함하는 도전성 재질의 제2 지지판; 상기 제2 지지판으로부터 수직으로 이격되어 상기 내부 용기의 외측면에 결합되고 상기 제2 직경보다 작은 제3 직경을 가지고 외주면에 형성된 제3 열 엥커를 포함하는 도전성 재질의 제3 지지판; 상기 제1 열 엥커에 결합하고 수직으로 연장되는 제1 열 차폐부; 상기 제2 열 엥커에 결합하고 수직으로 연장되는 제2 열 차폐부; 및 상기 제3 열 엥커에 결합하고 수직으로 연장되는 제3 열 차폐부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 방법은 수직 방향으로 연장되는 외부 용기 및 상기 외부 용기의 내부에 삽입되어 액체 냉매를 수납하고 상판을 포함하는 금속성 재질의 내부 용기를 제공하는 단계; 상기 내부 용기와 상기 외부 용기 사이의 공간은 진공 상태이고, 상기 외부 용기의 하부면과 상기 내부 용기의 하부면 사이에 배치된 SQUID 센서 모듈을 제공하는 단계; 일단은 상기 내부 용기의 하부면에 연결되고, 타단은 상기 SQUID 센서 모듈에 직접 또는 간접적으로 연결되어 상기 SQUID 센서 모듈을 냉각하는 열전달 기둥을 제공하는 단계; 상기 SQUID 센서 모듈의 일부를 감싸는 초전도체로 자기 차폐를 제공하는 단계; 및 상기 열전달 기둥의 타단에 열적으로 접촉하고 상기 초전도체를 냉각하는 열전도판을 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 열전달 기둥, 상기 초전도체, 및 상기 SQUID 센서 모듈을 냉각하도록 상기 SQUID 센서 모듈의 하부면을 감싸는 보조 열전달층을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치는 저온 냉매 저장 용기를 금속 재료로 제작하고, 금속의 열 잡음 및 자기 잡음으로부터 SQUID 센서를 보호하기 위해 사용된 초전도 자기 차폐가 사용하였다. 이에 따라, 초전도 자기 차폐가 없을 경우, 90 퍼센트 이상의 SQUID 센서가 동작하지 않았으며, 나머지 10 퍼센트의 센서도 불안정 동작을 보였다.
하지만 초전도 자기 차폐를 이용할 경우, 사용된 SQUID 센서는 100 퍼센트 정상 동작하였다. 이것은 시스템에 사용된 초전도 자기 차폐 재료 및 SQUID 센서가 간접 냉각으로 임계 온도 이하까지 잘 냉각되는 것을 의미한다. 또한, 초전도 자기 차폐를 이용하여 금속 저온 냉매 저장 용기로부터 발생하는 열잡음 및 자기 잡음이 차폐되었다. 따라서, 우리는 금속을 생체자기 측정용 저온 냉매 저장 용기로 사용할 수 있음을 확인하였다. 따라서, 저온 냉매 저장 용기는 G-10 에폭시를 사용하지 않고 금속 물질로 대체될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치를 설명하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 내부 용기를 설명하는 단면도이다.
도 3은 도 1의 SQUID 센서 모듈을 설명하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 내부 용기를 설명하는 단면도이다.
도 3은 도 1의 SQUID 센서 모듈을 설명하는 단면도이다.
저온 냉매 저장 용기는 생체로부터 발생하는 자기장을 왜곡시키지 않고, 상기 SQUID 센서의 안정적인 동작을 위해 자기적 성질을 가지지 않는 비자성(non-magnetic) 물질로 제작된다. 또한 상기 SQUID 센서의 냉매로 사용되는 액화 질소나 액화 헬륨의 증발률을 최소화하기 위해, 열전도율이 매우 낮은 재료가 사용된다.
일반적으로 유리 섬유 강화 에폭시(glass fiber enforced epoxy)가 사용되며, G-10 에폭시(epoxy)라고 불린다. 상기 G-10 에폭시는 생체자기 측정용 저온 냉매 저장 용기의 재료로 사용된다.
저온 냉매 저장 용기는 외부 용기와 내부 용기를 포함한다. 상기 외부 용기와 상기 내부 용기는 상기 G-10 에폭시를 사용하여 속이 빈 튜브 형태를 가진다. 상기 내부 용기는 상기 외부 용기의 내부에 삽입되고, 상기 외부 용기와 상기 내부 용기 사이의 공간은 진공으로 유지된다.
액화 냉매의 증발률 감소를 위한 저온 냉매 저장 용기의 구조는 통상적으로 3 겹의 열 차폐체(thermal shield)을 가진다. 상기 열 차폐체는 온도 구배(temperature gradient)를 감소시킨다. 또한, 복사열 유입을 차단하기 위해 상기 열 차폐체들(thermal shield) 사이에 초단열층(superinsulation layer)이 각각 배치된다. 상기 초단열층(superinsulation layer)에는 초단열체(superinsulator)와 폴리에스테르 네트(polyester net)가 각각 30 장(sheets)씩 모두 100겹 이상 설치된다
상기 내부 용기는 통상적으로 목부과 주 저장부로 분리될 수 있다. 저온 냉매를 수용하는 상기 주 저장부(main reservoir)에서 외부로의 열전도를 방지하기 위해 상기 내부 용기와 상기 외부 용기 사이에 진공층이 배치된다. 저온 냉매 저장 용기를 구성하는 G-10 에폭시 튜브 및 G-10 에폭시 판은 가공 후 에폭시(epoxy) 접착제를 사용하여 결합된다.
종래의 SQUID 센서 모듈은 저온 냉매에 삽입시켜 직접 냉각하는 방식을 주로 택하였다. 직접 냉각 방식의 경우, 인서트 및 상기 SQUID 센서 모듈은 상기 내부 용기의 상기 목부를 통하여 삽입된다. 상기 인서트의 끝에는 상기 SQUID 센서 모듈이 결합되어 있다. 상기 SQUID 센서 모듈을 삽입하기 위하여, 상기 내부 용기의 목부의 지름은 충분히 커야한다. 상기 SQUID 센서 모듈은 상기 인서트를 통한 열 유입과 진동 잡음 영향을 받는다. 열 유입은 냉매의 증발률을 증가시키고, 진동 잡음은 상기 SQUID 센서 모듈의 동작 안전성과 신호대잡음비(signal to noise ratio;SNR)를 감소시킨다.
이러한 단점을 보완하기 위해 SQUID 센서를 냉매로 직접 냉각하지 않고, 상기 진공층에 상기 SQUID 센서가 배치되는 간접 냉각하는 기술이 개발되었다.
그러나, 통상적인 간접 냉각 기술에서 열전달을 위해 사용되는 재료는 열전달은 잘되지만 비금속 물질이어야 한다. 통상적으로 봉의 형태로 가공된 알루미나(Al2O3)가 열전달 물질로 사용된다. 또는 얇은 구리 선(Cu wire)을 삽입한 G-10 에폭시 봉이 열전달 물질로 사용된다.
생체자기 측정용 SQUID 장치에 사용되는 저온 냉매 저장 장치의 재료는 열전도율이 낮고, 온도 변화에 따른 변형이 매우 낮아야 한다. 또한, 저온 냉매 저장 장치의 재료는 생체 활동에 의해 발생하는 자기 신호를 왜곡시키지 않는 비금속 재료이어야 한다.
일반적으로 사용되는 재료는 유리 섬유 강화 에폭시 튜브이다. 상기 유리 섬유 강화 에폭시 튜브는 유리섬유의 유해성과 에폭시 수지의 높은 독성으로 인해 사용과 가공에 매우 제한적이다. 또한 에폭시 수지가 함유된 재료는 온도 변화에 따라 수축률이 금속에 비해 높다. 또한, 상기 에폭시 수지가 함유된 재료는 액화 냉매(액체 질소, 액체 헬륨 등)가 기화한 기체가 상기 진공층으로 투과되는 소프트닝 (softening) 현상을 발생시킨다. 따라서, 저온 냉매 저장 용기의 특성이 악화된다.
이러한 단점을 보완하기 위해 저온 냉매 저장 용기를 금속으로 제작할 경우, 금속에서 발생하는 열 잡음(thermal noise)과 자기 잡음(magnetic noise)은 SQUID 센서의 불안정한 동작을 유발한다. 따라서, 상기 SQUID 센서는 금속 저온 냉매 저장 용기에 의해 왜곡된 생체 자기 신호를 검출하게 된다. 이러한 왜곡된 신호는 신호원의 분석과 국지화를 매우 부정확하게 만든다.
본 발명의 일 실시 예는 금속 저온 냉매 저장 용기(dewar)를 생체 자기 측정에 활용하기 위한 제작 방법과 금속 저온 냉매 저장 용기(dewar)로부터 발생하는 열 잡음 및 자기 잡음을 제거하기 위한 초전도 차폐 방법을 제공한다. 또한 SQUID 센서는 간접 냉각 방식으로 냉각된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 생체자기 측정용 SQUID 장치의 저온 냉매 저장 용기의 내부는 금속 재료로 제작하고, 금속의 열 잡음 및 자기 잡음으로부터 SQUID 센서를 보호하기 위해 사용된 초전도 자기 차폐가 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치를 설명하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 내부 용기를 설명하는 단면도이다.
도 3은 도 1의 SQUID 센서 모듈을 설명하는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치(100)는 수직 방향으로 연장되는 외부 용기(120), 상기 외부 용기(120)의 내부에 삽입되어 액체 냉매를 수납하고 상판(111)을 포함하는 금속성 재질의 내부 용기(110), 상기 외부 용기(120)의 하부면과 상기 내부 용기(110)의 하부면 사이에 배치된 SQUID 센서 모듈(170), 일단은 상기 내부 용기의 하부면에 연결되고, 타단은 상기 SQUID 센서 모듈(170)에 직접 또는 간접적으로 연결되어 상기 SQUID 센서 모듈(170)을 냉각하는 열전달 기둥(141), 상기 SQUID 센서 모듈(170)의 상부면을 감싸는 초전도체로 형성된 자기 차폐부(143), 및 상기 열전달 기둥(141)의 타단에 열적으로 접촉하고 상기 자기 차폐부(143)의 상부면에 적층되는 열전도판(142)을 포함한다. 상기 내부 용기(110)는 상기 외부 용기(120)와 이격된 공간을 가지고, 상기 내부 용기(110)와 상기 외부 용기(120) 사이의 공간은 진공층이다. 상기 진공층은 전도열을 차단한다.
상기 외부 용기(120)는 상부 외부 원통(121), 상기 상부 외부 원통(121)의 하부면에 연결된 와셔 형상의 외부 중간판(122), 상기 외부 중간판(122)의 내 측면에 접촉하여 수직으로 연장되는 하부 외부 원통(123), 및 상기 하부 외부 원통(123)의 하부면에 배치된 외부 바닥판(124)을 포함한다. 상기 외부 용기(120)는 G-10 에폭시 또는 금속으로 제작될 수 있다. 상기 상부 외부 원통(121)의 제1 직경은 상기 하부 외부 원통(123)의 제2 직경보다 크다. 상기 외부 중간판(122)은 와셔 형태이고, 상기 외부 바닥판(124)은 원판 형태일 수 있다. 상기 외부 중간판(122)의 외주면에 상기 상부 외부 원통(121)이 결합하고, 상기 외부 중간판(122)의 내주면에 상기 하부 외부 원통(123)이 결합한다. 결합부위는 에폭시 수지로 실링될 수 있다.
상기 내부 용기(110)는 상기 상판(111)의 중심에 형성된 관통홀(111a)의 내측면에 연결되고 수직으로 연장되는 목부(112), 상기 목부(112)의 하부면에서 연결되고, 중심에 관통홀(116a)을 가지는 와셔 형상의 내부 중간판(116), 상기 내부 중간판(116)의 외측면에서 수직으로 연장되는 원통 형상의 내부 몸체부(117), 및 상기 내부 몸체부(117)의 하부면에 배치되는 내부 바닥판(118)을 포함할 수 있다. 상기 내부 용기(110)는 열전도율이 낮은 금속일 수 있다. 구체적으로, 상기 내부 용기(110)는 스텐인레스 스틸로 제작될 수 있다. 상기 내부 용기(110)의 결합 부위는 용접될 수 있다. 상기 내부 용기(110)와 상기 외부 용기(120) 사이의 공간은 진공층일 수 있다. 상기 진공층은 전도열을 차단할 수 있다. 상기 내부 용기(110)의 상기 몸체부(117)의 내부는 액체 질소 또는 액체 헬륨과 같은 냉매로 채워질 수 있다. 상기 상판(111)은 진공을 유지하기 위한 진공 포트(164)와 전기적 연결을 위한 연결 포트(162)를 포함할 수 있다.
절대 온도 4K의 액체 헬륨 또는 절대 온도 77 K의 액체 질소의 증발률을 감소시키기 위해 복사열과 전달열이 차단되어야 한다. 복사열 차단을 위해, 상기 내부 용기(110)와 상기 외부 용기(120) 사이에 열 차폐부(151,153,155)가 배치된다.
제1 지지판(113)은 도전성 재질로 형성되고, 상기 내부 용기(110)의 상기 목부(112)의 외측면에 결합되고, 제1 직경을 가지고, 그 외주면에 형성된 제1 열 엥커(Thermal achor, 113a)를 포함한다. 상기 제1 지지판(113)은 알루미늄 또는 구리로 형성될 수 있다. 상기 제1 지지판(113)은 제1 열 차폐부(151)와 상기 목부(112)를 열적으로 연결할 수 있다. 상기 제1 열 엥커(113a)는 두께가 큰 부위이고, 제1 연장부(113b)는 두께가 작은 부위이고, 제1 목 연결부(113c)는 두께가 큰 부위일 수 있다. 상기 제1 지지판(113) 및 상기 제1 열 차폐부(151)가 흡수한 복사열은 상기 제1 지지판을 통하여 상기 목부에 전달된다. 이에 따라, 상기 목부의 내부를 지나가는 기체 형태의 냉매는 상기 흡수한 복사열을 전달받는다.
제2 지지판(114)은 도전성 재질로 형성되고, 상기 제1 지지판(113)으로부터 수직으로 이격되어 상기 내부 원통(110)의 목부(112)의 외측면에 결합되고 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경을 가지고 외주면에 형성된 제2 열 엥커(114a)를 포함한다. 상기 제2 지지판(114)은 알루미늄 또는 구리로 형성될 수 있다. 상기 제2 열 엥커(114a)는 두께가 큰 부위이고, 제2 연장부(114b)는 두께가 작은 부위이고, 제2 목 연결부(114c)는 두께가 큰 부위일 수 있다.
제3 지지판(115)은 도전성 재질로 형성되고, 상기 제2 지지판(114)으로부터 수직으로 이격되어 상기 내부 원통(110)의 목부(112)의 외측면에 결합되고 상기 제2 직경보다 작은 제3 직경을 가지고 외주면에 형성된 제3 열 엥커(115a)를 포함한다. 상기 제3 지지판(115)은 알루미늄 또는 구리로 형성될 수 있다. 상기 제3 열 엥커(115a)는 두께가 큰 부위이고, 제3 연장부(115b)는 두께가 작은 부위이고, 제3 목 연결부(115c)는 두께가 큰 부위일 수 있다.
제1 열 차폐부(151)는 상기 제1 열 엥커(113a)에 결합하고 수직으로 연장될 수 있다. 상기 제1 열 차폐부(151)는 원통 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 열 차폐부(151)는 알루미늄 또는 구리로 형성될 수 있다. 상기 제1 열 차폐부(151)의 하단부는 슬릿 형상을 가질 수 있다. 제1 내지 제3 열 차폐부(151,153,155)는 온도 구배를 줄여 효과적인 복사열 유입을 차단할 수 있다.
제2 열 차폐부(153)는 상기 제2 열 엥커(114a)에 결합하고 수직으로 연장될 수 있다. 상기 제2 열 차폐부(153)는 알루미늄 또는 구리로 형성될 수 있다.
제3 열 차폐부(155)는 상기 제3 열 엥커(115a)에 결합하고 수직으로 연장될 수 있다. 상기 제3 열 차폐부(115)는 알루미늄 또는 구리로 형성될 수 있다. 상기 제3 열 차폐부(155)는 상기 SQUID 센서 모듈(170)을 감싸도록 연장될 수 있다. 상기 제3 열 차폐부(155)는 SQUID 센서 모듈(170)을 감싸도록 연장될 수 있다.
제1 초단열층(superinsulator,154)은 상기 제1 열 차폐부(151)와 상기 제2 열차폐부(153) 사이에 배치되고, 제2 초단열층(156)은 상기 제2 열 차폐부(153)와 상기 제3 열 차폐부(155) 사이에 배치될 수 있다. 상기 초단열층(154,156)은 30 장(sheets)씩 모두 100겹 이상의 초단열체(superinsulator)와 폴리에스테르 네트(polyester net)를 포함할 수 있다. 초단열층(superinsulator)은 복사열 유입을 차단할 수 있다.
SQUID 센서 모듈(170)은 유전체 재질의 센서 결합판(172), 상기 센서 결합판(172)의 하부면에 장착된 센서 고정 블록들(174), 및 상기 센서 고정 블록들(174)에 결합하는 SQUID 센서들(176)을 포함한다. 상기 센서 결합판(172)은 원판 형상으로 G-10 에폭시로 형성될 수 있다. 상기 센서 고정 블록(174)은 G-10 에폭시로 형성되고, 상기 SQUID 센서들(176)을 고정할 수 있다. 상기 SQUID 센서들(176)은 상기 외부 용기(120)의 하부면에 배치된 측정 대상(20)의 자기 신호를 측정할 수 있다.
상기 센서 고정 블록(174)은 상기 센서 결합판(172)의 하부면에 형성된 홈에 삽입되어 에폭시 접착제로 고정될 수 있다. 상기 센서 고정 블록(174)은 상기 SQUID 센서(176)와 전기 커넥터를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 유전체 볼트와 같은 고정 수단(178)은 상기 센서 고정 블록(174)과 상기 SQUID 센서(176)를 결합시킬 수 있다. 상기 SQUID 센서(178)는 상기 고정 수단(178)을 제거하여 상기 센서 고정 블록(174)과 분리될 수 있다. 상기 센서 고정 블록(174)은 상기 SQUID 센서와 전기적 연결을 위한 인쇄회로 기판(PCB) 및 배선을 포함할 수 있다. 상기 센서 고정 블록(174)의 배선(163)은 상기 내부 용기(110)의 상판(102)에 형성된 연결 포트(162)를 통하여 외부 회로에 연결될 수 있다.
열전달 기둥(141)은 상기 내부 용기(110)의 내부 바닥판(118)에 연결될 수 있다. 상기 열전달 기둥(141)은 열전도율이 높은 구리로 형성될 수 있다. 상기 내부 바닥판(118)은 도전성 물질로 형성되고, 원판 형상일 수 있다. 상기 열전달 기둥(141)은 8개일 수 있다. 상기 열전달 기둥(141)은 원 기둥 형상으로 상기 내부 바닥판(118)의 중심을 기준으로 일정한 원주 상에 대칭적으로 배치될 수 있다.
상기 열전달 기둥(141)과 상기 내부 바닥판(118)의 열 전도를 증가시키기 위하여, 상기 내부 바닥판(118)에는 고정 블록(119)이 배치될 수 있다. 상기 고정 블록(119)은 상기 내부 바닥판(118)을 관통하여 배치될 수 있다. 또한, 상기 열전달 기둥(141)의 일단은 상기 고정 블록(119)에 삽입되어 고정될 수 있다. 상기 고정 블록(119)은 상기 내부 용기(110)의 내부를 채우는 냉매(160)와 직접 접촉할 수 있다. 상기 고정 블록(119)은 진공을 유지할 수 있도록 상기 내부 바닥판(118)과 용접되거나 실링될 수 있다.
상기 SQUID 센서 모듈(170)를 냉각하기 위하여 열전도판(142)이 상기 센서 결합판(172) 상에 배치된다. 상기 열전도판(142)은 구리 재질이고, 원판 형상일 수 있다. 이에 따라, 열은 상기 SQUID 센서 모듈(170), 상기 열전도판(142), 상기 열전달 기둥(141), 및 상기 고정 블록(119)을 통하여 상기 냉매로 흐른다.
한편, 자기 차폐부(143)는 금속으로부터 발생하는 열잡음 및 자기 잡음을 차폐하기 위해 상기 SQUID 센서 모듈(170) 주위에 배치된다. 상기 자기 차폐부(143)는 초전도 재질로 형성될 수 있다. 상기 자기 차폐부(143)는 뚜껑을 가진 원통 형상일 수 있다. 상기 초전도 재질은 납(Pb) 또는 니오듐(Nb)일 수 있다. 상기 자기 차폐부(143)는 상기 열 전도판(142)과 상기 센서 결합판(172) 사이에 배치될 수 있다. 초전도 재료는 열 질량(thermal mass)가 매우 크다. 따라서, 상기 SQUID 센서(176)로 열전달이 잘 이루어지지 않는다. 따라서 상기 SQUID 센서(176)의 냉각을 위한 보조 수단이 필요하다. 상기 열전도판(143)은 상기 자기 차폐부(143)를 균일한 온도로 냉각할 수 있다.
보조 열전달층(148)은 열전도율이 높은 구리 메쉬(Cu mesh)를 이용하여 상기 SQUID 센서(172)를 감싸도록 배치된다. 고정 링(149)은 상기 보조 열전달층(148)을 상기 내부 용기(110)의 하부면에 고정한다. 상기 고정 링(149)은 구리와 같은 도전체로 형성될 수 있다. 상기 고정 링(149)은 상기 보조 열전달층(148)의 끝을 상기 내부 용기(110)의 내부 바닥판(118)에 부착한다. 상기 구리 메쉬(Cu mesh)는 유도 전류를 생성하지 않도록 날줄과 씨줄의 표면이 전기적으로 절연된 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 내부 용기(110)의 내부 바닥판(118)과 상기 보조 열전달층(149)으로 둘러쌓인 내부의 온도는 상기 내부 용기의 내부 바닥판의 온도와 평형을 이루게 된다. 이에 따라, 상기 SQUID 센서(172) 및 상기 자기 차폐부(143)를 균일하게 냉각할 수 있다. 상기 보조 열전달층(149)은 상기 열전달 기둥(141), 상기 자기 차폐부(143), 열전달판(142), 및 상기 SQUID 센서 모듈(170)을 포함하는 블록 전체의 하부면 및 측면을 감싸도록 배치될 수 있다.
본 발명의 변형된 실시 예에 따르면, 상기 열전달층(148)은 에폭시 층, 및 상기 에폭시 층에 적층되고 일정한 간격을 가지고 나란히 연장되는 구리 도선들을 포함할 수 있다.
하나의 상기 SQUID 센서(176)를 작동시키기 위해, 4개의 전력선과 상기 SQUID 센서에서 검출된 자기 신호를 외부 회로로 전송하는 두 개의 신호선, 그리고 자속 트랩(flux trap)을 없애기 위한 두 개의 열선(heater line)이 필요하다. 상기 센서 고정 블록(174)은 8 핀 형태 커넥터(8 pin type connector)가 장착된 인쇄회로기판(PCB)를 포함한다. 열전도율이 낮은 Cu-Mn-Ni 합금으로 형성된 망가닌 선(manganin line)은 상기 PCB와 외부 커넥터(미도시)를 연결할 수 있다. 상기 외부 커넥터는 상기 SQUID 센서(176)의 구동 회로에 연결된다.
상기 SQUID 센서(176)는 픽업 코일이 감기는 보빈(bobbin), SQUID, PCB, 및 8 핀 형태 커넥터를 포함할 수 있다. 상기 보빈은 G-10 에폭시로 형성되고 원통 형상일 수 있다. 상기 SQUID는 상기 PCB에 전기적으로 연결되고, 상기 8 핀 형태 커넥터는 상기 PCB에 장착될 수 있다. 상기 8 핀 형태 커넥터는 상기 센서 고정 블록(174)은 8 핀 형태 커넥터와 분리 결합할 수 있다. 이에 따라, 상기 8 핀 형태 커넥터는 상기 센서 고정 블록(174)의 8 핀 형태 커넥터와 분리 또는 결합할 수 있다. 비금속 볼트와 같은 고정 수단(178)은 상기 보빈(bobbin)에 형성된 홀을 통하여 상기 센서 고정 블록(174)과 결합시킬 수 있다.
인서트(180)는 상기 내부 용기(110)에 삽입되어 상기 내부 용기(110)에 냉매를 공급하고, 상기 인서트(180)에 의한 열전달을 차단한다. 상기 인서트(180)는 상기 내부 용기(110)의 상판(101) 상에 걸치는 인서트 상판(181), 상기 인서트 상판에 고정되고 수직으로 연장되는 적어도 하나의 가이드 봉(184), 및 상기 가이드 봉(180)에 삽입되는 적어도 하나의 인서트 배플(182)을 포함한다.
상기 인서트 상판(181)은 G-10 에폭시로 형성되고, 원판 형태일 수 있다. 상기 인서트 상판(181)은 상기 내부 용기(110)의 상판(101)에 장착될 수 있다. 상기 인서트 상판에는 냉매를 주입하기 위한 냉매 가이드 튜브(미도시)가 장착될 수 있다.
상기 가이드 봉(184)은 상기 인서트 상판(182)에 고정되어 수직으로 연장될 수 있다. 상기 가이드 봉(184)은 G-10 에폭시로 형성될 수 있다. 상기 가이드 봉의 개수는 4 개일 수 있다. 상기 인서트 배플(182)은 상기 스티로폴(182a) 및 도전판(182b)을 포함할 수 있다. 상기 스티로폴(182a)은 전도열 유입을 차단할 수 있다. 상기 도전판(182b)은 복사열 유입을 차단할 수 있다. 상기 도전판(182b)은 차례로 적층된 알루미늄 코딩된 마일라(mylar), 및 구리층을 포함할 수 있다. 상기 인서트 배플(180)은 외부의 열전도 및 복사열 유입을 차단할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
110: 내부 용기 120: 외부 용기
119: 고정 블록 118: 내부 용기의 바닥판
142: 열전도판 143: 자기 차폐부
141: 열전달 기둥 148: 보조 열전달층
170: SQUID 센서 모듈
119: 고정 블록 118: 내부 용기의 바닥판
142: 열전도판 143: 자기 차폐부
141: 열전달 기둥 148: 보조 열전달층
170: SQUID 센서 모듈
Claims (15)
- 수직 방향으로 연장되는 외부 용기;
상기 외부 용기의 내부에 삽입되어 액체 냉매를 수납하고 상판을 포함하는 금속성 재질의 내부 용기;
상기 외부 용기의 하부면과 상기 내부 용기의 하부면 사이에 배치된 SQUID 센서 모듈;
일단은 상기 내부 용기의 하부면에 연결되고, 타단은 상기 SQUID 센서 모듈에 직접 또는 간접적으로 연결되어 상기 SQUID 센서 모듈을 냉각하는 열전달 기둥;
상기 내부 용기에서 발생하는 열잡음 및 자기 잡음이 상기 SQUID 센서 모듈에 전달되는 것을 억제하도록 상기 SQUID 센서 모듈의 상부면을 감싸는 초전도체로 형성된 자기 차폐부; 및
상기 열전달 기둥의 타단에 열적으로 접촉하고 상기 자기 차폐부의 상부면에 적층되는 열전도판을 포함하고,
상기 내부 용기는 상기 외부 용기와 이격된 공간을 가지고, 상기 내부 용기와 상기 외부 용기 사이의 공간은 진공 상태인 것을 특징으로 하는 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 SQUID 센서 모듈의 하부면을 감싸는 보조 열전달층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 보조 열전달층은 구리 메쉬(mesh)로 형성되고,
상기 구리 메쉬의 씨줄과 날줄은 서로 전기적으로 절연된 것을 특징으로 하는 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 보조 열전달층은:
에폭시 층; 및
상기 에폭시 층에 적층되고 일정한 간격을 가지고 나란히 연장되는 구리 도선들을 포함하는 것을 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 보조 열전달층을 상기 내부 용기의 하부면에 고정하는 도전체로 형성된 고정 링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 열전달 기둥에 열전달을 위하여 상기 내부 용기의 하부면에 고정된 구리 재질의 고정 블록;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 외부 용기는:
상부 외부 원통;
상기 상부 외부 원통의 하부면에 연결된 와셔 형상의 외부 중간판;
상기 외부 중간판의 내 측면에 접촉하여 연장되는 하부 외부 원통; 및
상기 하부 외부 원통의 하부면에 배치된 외부 바닥판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 내부 용기는:
상기 상판의 중심에 형성된 관통홀의 내측면에 연결되고 수직으로 연장되는 목부;
상기 목부의 하부면에서 연결되고, 중심에 관통홀을 가지는 와셔 형상의 내부 중간판;
상기 내부 중간판의 외측면에서 수직으로 연장되는 원통 형상의 내부 몸체부; 및
상기 내부 몸체부의 하부면에 배치되는 내부 바닥판을 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 SQUID 센서 모듈은:
유전체 재질의 센서 결합판;
상기 센서 결합판의 하부면에 장착된 센서 고정 블록들;및
상기 센서 고정 블록에 결합하는 SQUID 센서들을 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 자기 차폐부는 납(Pb) 또는 니오듐(Nb)인 것을 특징으로 하는 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 열전도판 및 상기 열전달 기둥은 무산소 구리 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 자기 차폐부는 상기 SQUID 센서 모듈을 감싸도록 수직 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 내부 용기의 외측면에 결합되고 제1 직경을 가지고 외주면에 형성된 제1 열 엥커(Thermal achor)를 포함하는 도전성 재질의 제1 지지판;
상기 제1 지지판으로부터 수직으로 이격되어 상기 내부 용기의 외측면에 결합되고 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경을 가지고 외주면에 형성된 제2 열 엥커를 포함하는 도전성 재질의 제2 지지판;
상기 제2 지지판으로부터 수직으로 이격되어 상기 내부 용기의 외측면에 결합되고 상기 제2 직경보다 작은 제3 직경을 가지고 외주면에 형성된 제3 열 엥커를 포함하는 도전성 재질의 제3 지지판;
상기 제1 열 엥커에 결합하고 수직으로 연장되는 제1 열 차폐부;
상기 제2 열 엥커에 결합하고 수직으로 연장되는 제2 열 차폐부; 및
상기 제3 열 엥커에 결합하고 수직으로 연장되는 제3 열 차폐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치. - 수직 방향으로 연장되는 외부 용기 및 상기 외부 용기의 내부에 삽입되어 액체 냉매를 수납하고 상판을 포함하는 금속성 재질의 내부 용기를 제공하는 단계;
상기 내부 용기와 상기 외부 용기 사이의 공간은 진공 상태이고, 상기 외부 용기의 하부면과 상기 내부 용기의 하부면 사이에 배치된 SQUID 센서 모듈을 제공하는 단계;
일단은 상기 내부 용기의 하부면에 연결되고, 타단은 상기 SQUID 센서 모듈에 직접 또는 간접적으로 연결되어 상기 SQUID 센서 모듈을 냉각하는 열전달 기둥을 제공하는 단계;
상기 내부 용기에서 발생하는 열잡음 및 자기 잡음이 상기 SQUID 센서 모듈에 전달되는 것을 억제하도록 상기 SQUID 센서 모듈의 일부를 감싸는 초전도체로 자기 차폐를 제공하는 단계; 및
상기 열전달 기둥의 타단에 열적으로 접촉하고 상기 초전도체를 냉각하는 열전도판을 제공하는 단계를 포함하는 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 방법. - 제 14항에 있어서,
상기 열전달 기둥, 상기 초전도체, 및 상기 SQUID 센서 모듈을 냉각하도록 상기 SQUID 센서 모듈의 하부면을 감싸는 보조 열전달층을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 방법.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120120366A KR101403318B1 (ko) | 2012-10-29 | 2012-10-29 | 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치 및 그 방법 |
| PCT/KR2013/009105 WO2014069813A1 (ko) | 2012-10-29 | 2013-10-11 | 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치 및 그 방법 |
| US14/692,258 US9823312B2 (en) | 2012-10-29 | 2015-04-21 | Apparatus and method for indirectly cooling superconducting quantum interference device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120120366A KR101403318B1 (ko) | 2012-10-29 | 2012-10-29 | 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치 및 그 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140054638A KR20140054638A (ko) | 2014-05-09 |
| KR101403318B1 true KR101403318B1 (ko) | 2014-06-05 |
Family
ID=50627663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120120366A Active KR101403318B1 (ko) | 2012-10-29 | 2012-10-29 | 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치 및 그 방법 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9823312B2 (ko) |
| KR (1) | KR101403318B1 (ko) |
| WO (1) | WO2014069813A1 (ko) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8159825B1 (en) | 2006-08-25 | 2012-04-17 | Hypres Inc. | Method for fabrication of electrical contacts to superconducting circuits |
| KR102354391B1 (ko) * | 2020-06-01 | 2022-01-21 | 한국표준과학연구원 | 이중 헬멧 뇌자도 장치 |
| KR102356508B1 (ko) | 2020-06-11 | 2022-01-27 | 한국표준과학연구원 | 다모드 자세변환 이중 헬멧 뇌자도 장치 |
| KR102473473B1 (ko) | 2020-12-07 | 2022-12-02 | 한국표준과학연구원 | 심자도 측정 장치 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4827217A (en) * | 1987-04-10 | 1989-05-02 | Biomagnetic Technologies, Inc. | Low noise cryogenic apparatus for making magnetic measurements |
| JPH05251774A (ja) * | 1992-03-06 | 1993-09-28 | Daikin Ind Ltd | Ｓｑｕｉｄ磁束計 |
| KR20020036784A (ko) * | 2000-04-07 | 2002-05-16 | 오카야마 노리오 | 자기 센서 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5441107A (en) * | 1993-06-21 | 1995-08-15 | Biomagnetic Technologies, Inc. | Solid conductor thermal feedthrough |
| JP2946195B2 (ja) * | 1995-08-18 | 1999-09-06 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 非破壊検査装置 |
| US6332324B1 (en) | 1998-06-12 | 2001-12-25 | Hitachi, Ltd. | Cryostat and magnetism measurement apparatus using the cryostat |
| EP2065886A1 (en) * | 2007-11-27 | 2009-06-03 | Hitachi Ltd. | Magnetoresistive device |
| JP5251774B2 (ja) | 2009-07-27 | 2013-07-31 | ソニー株式会社 | 画像符号化装置および画像符号化方法 |
| KR101403319B1 (ko) * | 2012-10-29 | 2014-06-05 | 한국표준과학연구원 | 저온 냉각 장치 및 초전도 양자 간섭 소자 센서 모듈 |
-
2012
- 2012-10-29 KR KR1020120120366A patent/KR101403318B1/ko active Active
-
2013
- 2013-10-11 WO PCT/KR2013/009105 patent/WO2014069813A1/ko active Application Filing
-
2015
- 2015-04-21 US US14/692,258 patent/US9823312B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4827217A (en) * | 1987-04-10 | 1989-05-02 | Biomagnetic Technologies, Inc. | Low noise cryogenic apparatus for making magnetic measurements |
| JPH05251774A (ja) * | 1992-03-06 | 1993-09-28 | Daikin Ind Ltd | Ｓｑｕｉｄ磁束計 |
| KR20020036784A (ko) * | 2000-04-07 | 2002-05-16 | 오카야마 노리오 | 자기 센서 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20150268311A1 (en) | 2015-09-24 |
| WO2014069813A1 (ko) | 2014-05-08 |
| KR20140054638A (ko) | 2014-05-09 |
| US9823312B2 (en) | 2017-11-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101403319B1 (ko) | 저온 냉각 장치 및 초전도 양자 간섭 소자 센서 모듈 | |
| KR101632280B1 (ko) | 냉각기 냉각형 스퀴드 측정 장치 | |
| JP4950135B2 (ja) | セラミック巻型を持つヒートパイプ冷却型超伝導磁石 | |
| JP5738893B2 (ja) | 低雑音冷却装置 | |
| US5677630A (en) | Planar superconducting MRI magnet | |
| KR101403318B1 (ko) | 초전도 양자 간섭 소자의 간접 냉각 장치 및 그 방법 | |
| US20120068795A1 (en) | Magnet assemblies and methods for making the same | |
| US5243281A (en) | Multi-channel magnetic flux detector comprising a magnetometer modular construction in a vessel containing a cooling medium | |
| US12245857B2 (en) | Dual-helmet magnetoencephalography apparatus | |
| US20140055138A1 (en) | NMR Detection Module | |
| GB2474949A (en) | Cryogenic system and method for superconducting magnets | |
| JP4971685B2 (ja) | 核磁気共鳴プローブコイル | |
| US20250176886A1 (en) | Multimodal position transformation dual-helmet meg apparatus | |
| KR101606756B1 (ko) | 냉각기 냉각형 초전도양자간섭소자 시스템 및 냉각기 냉각형 초전도양자간섭소자 측정 방법 | |
| US12350052B2 (en) | Magnetocardiography measuring apparatus | |
| KR101632293B1 (ko) | 냉각기 냉각형 초전도양자간섭소자 시스템 및 냉각기 냉각형 초전도양자간섭소자 시스템의 동작 방법 | |
| JP7131147B2 (ja) | 冷却装置、及びセンサ装置 | |
| JPH06273500A (ja) | Ｓｑｕｉｄを用いた磁気測定装置 | |
| Schneider et al. | Design and operation of a biomagnetic multichannel system | |
| JP2002246663A (ja) | クライオスタット |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20121029 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20131107 Patent event code: PE09021S01D |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20140515 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20140528 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20140528 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170412 Year of fee payment: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20170412 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180418 Year of fee payment: 5 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20180418 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190417 Year of fee payment: 6 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20190417 Start annual number: 6 End annual number: 6 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20200427 Start annual number: 7 End annual number: 7 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20210309 Start annual number: 8 End annual number: 8 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20220330 Start annual number: 9 End annual number: 9 |