低溫超導(dǎo)位移傳感中的磁場(chǎng)干擾研究

邊 星，李 青，伍繼浩

（1.中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所，北京 100190；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

0 引言

低溫超導(dǎo)位移傳感技術(shù)是重要的弱力測(cè)量技術(shù)，在引力場(chǎng)測(cè)量和引力波探測(cè)中具有重要地位。低溫超導(dǎo)位移傳感技術(shù)早期應(yīng)用于共振棒引力波探測(cè)器中微小振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量[1]，后逐步應(yīng)用于其他需要高分辨率位移測(cè)量的工程技術(shù)和基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域[2-3]。以低溫超導(dǎo)位移傳感技術(shù)為核心的超導(dǎo)重力梯度儀是目前分辨率最高的引力場(chǎng)測(cè)量裝置，可以在地球表面1 g的強(qiáng)引力場(chǎng)背景下分辨出4×10-12m·s-2/Hz-1/2引力變化[2]。為探測(cè)火星引力場(chǎng)研制的新型超導(dǎo)重力梯度儀有望將分辨率再提高兩個(gè)量級(jí)[4]。

基于低溫超導(dǎo)位移傳感技術(shù)，馬里蘭大學(xué)先后進(jìn)行了1 m和50～100 μm距離上的牛頓引力平方反比定律檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)[5]。利用馬里蘭大學(xué)50～100 μm距離牛頓引力平方反比定律實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)各種磁場(chǎng)引起的干擾進(jìn)行了研究。獲得了磁場(chǎng)干擾的定量結(jié)果，為進(jìn)一步提升超導(dǎo)位移傳感測(cè)量精度打下基礎(chǔ)。

1 超導(dǎo)位移傳感原理

低溫超導(dǎo)位移傳感技術(shù)是上世紀(jì)70年代針對(duì)引力波探測(cè)中極微弱位移的測(cè)量需求而研發(fā)的[1]。低溫超導(dǎo)位移傳感技術(shù)主要包括超導(dǎo)體檢驗(yàn)質(zhì)量、載有電流的超導(dǎo)位移傳感線圈和超導(dǎo)量子干涉儀（SQUID）組成[2]。由于閉合超導(dǎo)回路的磁通量子化效應(yīng)，閉合超導(dǎo)回路中磁通量守恒：

Ф=LI=常數(shù) （1）式中：L為系統(tǒng)的電感；I為超導(dǎo)位移傳感線圈中儲(chǔ)存的電流。

考慮圖1所示系統(tǒng)，由于超導(dǎo)體的邁斯納效應(yīng)，其相對(duì)于載流超導(dǎo)線圈的位移會(huì)改變超導(dǎo)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)的空間分布，從而改變系統(tǒng)的電感。根據(jù)式（1），超導(dǎo)線圈中的電流必發(fā)生相應(yīng)改變以保持回路磁通量守恒。該電流變化通過(guò)圖1中右側(cè)的電感轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)變化，由超導(dǎo)量子干涉儀（SQUID）轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)放大輸出，使檢驗(yàn)質(zhì)量的位移信號(hào)轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)[2]。SQUID是目前測(cè)量磁場(chǎng)變化分辨率最高的儀器，分辨率可達(dá)到10-6個(gè)磁通量子，且動(dòng)態(tài)范圍跨越6個(gè)量級(jí)，因此低溫超導(dǎo)位移傳感技術(shù)同時(shí)具有大量程和高分辨率的優(yōu)點(diǎn)[6]。

圖1 超導(dǎo)位移傳感基本原理圖Fig.1 Basic principle of superconducting displacement sensing

將兩超導(dǎo)體檢驗(yàn)質(zhì)量以圖2所示超導(dǎo)電路耦合起來(lái)，即為本實(shí)驗(yàn)所使用的超導(dǎo)差分位移傳感系統(tǒng)（差分加速度計(jì)）。

圖2 差分超導(dǎo)位移傳感基本原理圖Fig.2 Basic principle of differential superconducting displacement sensing

通過(guò)調(diào)整傳感線圈L1和L2中傳感電流的比例I1/I2，可以使兩檢驗(yàn)質(zhì)量的共同位移（共模）引起的感應(yīng)電流在中間的電感處相互抵消，而兩檢驗(yàn)質(zhì)量的差分位移（差模）引起的感應(yīng)電流在此處疊加，從而使該系統(tǒng)可以在強(qiáng)引力場(chǎng)背景和強(qiáng)噪聲干擾下實(shí)現(xiàn)對(duì)微小位移的測(cè)量[2，4]。共模位移傳感回路與圖2所示電路完全相同，通過(guò)反轉(zhuǎn)其中一個(gè)傳感電流的方向即可用于測(cè)量?jī)蓹z驗(yàn)質(zhì)量的共模位移。

2 實(shí)驗(yàn)裝置

圖3 為實(shí)驗(yàn)裝置的剖面圖。實(shí)驗(yàn)裝置主要由源質(zhì)量、檢驗(yàn)質(zhì)量、位移傳感線圈、磁屏蔽層、電容位移傳感器和外殼組成。其中，源質(zhì)量為直徑165 mm的鉭（Ta）制圓形薄板。源質(zhì)量在低導(dǎo)熱合金線的懸掛下以f=0.57 Hz沿圓盤(pán)法向（x方向）做單擺運(yùn)動(dòng)。

圖3 實(shí)驗(yàn)裝置剖面圖Fig.3 An corss-section view of the experimental apparatus

由于源質(zhì)量有較大的直徑—厚度比，其表面附近的牛頓引力場(chǎng)近似勻強(qiáng)場(chǎng)，在本文所考慮的精度上其引力場(chǎng)變化可忽略不計(jì)。四對(duì)弧形電容極板與源質(zhì)量表面平行，形成電容橋位移傳感器，測(cè)量源質(zhì)量振幅、位置和姿態(tài)。檢驗(yàn)質(zhì)量為直徑71 mm，厚0.24 mm，質(zhì)量8.7 g的鈮（Nb）制圓形薄板，固有頻率約14 Hz。兩檢驗(yàn)質(zhì)量分別位于源質(zhì)量平衡位置兩側(cè)約0.14 mm處，用于探測(cè)源質(zhì)量產(chǎn)生的引力信號(hào)。檢驗(yàn)質(zhì)量與源質(zhì)量的距離隨源質(zhì)量的擺動(dòng)發(fā)生周期性變化，最近約50μm。超導(dǎo)位移傳感線圈與檢驗(yàn)質(zhì)量平行，包含共模傳感線圈和差模傳感線圈，分別測(cè)量?jī)蓹z驗(yàn)質(zhì)量的共模位移和差模位移。超導(dǎo)磁屏蔽層為緊繃在圓環(huán)支架上的厚25μm的鈮薄膜，位于源質(zhì)量和檢驗(yàn)質(zhì)量之間，用于屏蔽檢驗(yàn)質(zhì)量和源質(zhì)量之間通過(guò)殘余氣體、靜電、斑塊場(chǎng)效應(yīng)（Patch Effect）和磁場(chǎng)等產(chǎn)生的非引力相互作用。探測(cè)器外殼質(zhì)量約20 kg，由鈮制造，為上述各部件提供穩(wěn)定的安裝平臺(tái)，同時(shí)也對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行超導(dǎo)電磁屏蔽。整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置安裝在溫度4.2 K，氣壓1.3×10-5Pa的超導(dǎo)磁屏蔽真空實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)。

3 磁場(chǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響

實(shí)驗(yàn)中檢驗(yàn)質(zhì)量和源質(zhì)量同處杜瓦內(nèi)部，且僅由一層25μm厚的超導(dǎo)膜隔開(kāi)，因此兩者之間存在著通過(guò)殘余氣體、斑塊場(chǎng)效應(yīng)和各種磁場(chǎng)發(fā)生的非引力相互作用。

實(shí)驗(yàn)中源質(zhì)量頻率出現(xiàn)了明顯的干擾加速度信號(hào)，在共模和差模傳感回路中分別達(dá)到10-7m·s2和10-10m·s-2量級(jí)。通過(guò)對(duì)殘余氣體和斑塊場(chǎng)效應(yīng)的分析，這兩種因素不足以引起如此大的干擾。因此上述干擾很可能來(lái)源于磁場(chǎng)。按照頻率劃分，磁場(chǎng)干擾主要有三種：

（1）高頻電磁場(chǎng)。高頻電磁場(chǎng)與信號(hào)頻段不同，不會(huì)在信號(hào)頻段內(nèi)造成干擾，但高頻電磁場(chǎng)會(huì)對(duì)SQUID造成嚴(yán)重干擾，甚至使其無(wú)法正常工作。通過(guò)為SQUID設(shè)置專(zhuān)門(mén)的超導(dǎo)屏蔽腔，將探測(cè)器安裝在封閉的金屬實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，以及在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)艙的導(dǎo)線上加裝物理低通濾波器等，很好地屏蔽了高頻電磁場(chǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾。

（2）靜態(tài)磁場(chǎng)。地磁場(chǎng)和材料剩磁等靜態(tài)磁場(chǎng)本身并不會(huì)在信號(hào)頻段內(nèi)造成干擾，但暴露在靜磁場(chǎng)中的各種線路因振動(dòng)切割磁感線會(huì)引起干擾。通過(guò)用高磁導(dǎo)率合金包裹實(shí)驗(yàn)艙，對(duì)實(shí)驗(yàn)艙進(jìn)行超導(dǎo)磁屏蔽，對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行超導(dǎo)磁屏蔽等，很好地屏蔽了靜磁場(chǎng)的影響。

（3）與信號(hào)同頻率的磁場(chǎng)干擾。包括源質(zhì)量剩磁、檢驗(yàn)質(zhì)量剩磁、磁屏蔽層剩磁以及共模與差模位移傳感回路之間的互感耦合等。這些磁場(chǎng)干擾與信號(hào)頻率完全相同，是最主要的干擾來(lái)源。

4 實(shí)驗(yàn)

為保持實(shí)驗(yàn)條件與探測(cè)器真實(shí)工作條件一致，在不引入額外設(shè)備的條件下，利用探測(cè)器本身，在其正常工作的高真空和液氦溫度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

4.1 源質(zhì)量剩磁

基于對(duì)之前實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，認(rèn)為源質(zhì)量剩磁是重要的干擾源。為判斷正確性，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。

由于超導(dǎo)體的完全抗磁性，被超導(dǎo)屏蔽層和探測(cè)器超導(dǎo)外殼所包圍的空間內(nèi)不受外界磁場(chǎng)影響。為研究源質(zhì)量剩磁，需要使超導(dǎo)屏蔽層暫時(shí)失效，使檢驗(yàn)質(zhì)量和位移傳感線圈暴露在源質(zhì)量的磁場(chǎng)中，并通過(guò)對(duì)源質(zhì)量運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)來(lái)分析源質(zhì)量磁場(chǎng)的影響。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）在共模位移傳感線圈中注入適當(dāng)電流，通過(guò)磁場(chǎng)力將檢驗(yàn)質(zhì)量的位置和頻率調(diào)整到與真實(shí)引力測(cè)量時(shí)一致的狀態(tài)，并徹底清除差模位移傳感線圈中的電流，使其對(duì)真實(shí)的檢驗(yàn)質(zhì)量位移無(wú)響應(yīng)，以排除真實(shí)檢驗(yàn)質(zhì)量位移對(duì)磁場(chǎng)測(cè)量的干擾，同時(shí)降低其對(duì)溫度變化的敏感程度，防止溫度變化引起的輸出信號(hào)漂移超過(guò)SQUID量程。

（2）源質(zhì)量剩磁為準(zhǔn)靜態(tài)磁場(chǎng)，為與其他磁場(chǎng)區(qū)分，需要驅(qū)動(dòng)源質(zhì)量使其到達(dá)一定振幅，然后關(guān)閉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使其自由擺動(dòng)，將源質(zhì)量磁場(chǎng)調(diào)制成與其單擺頻率一致的交流磁場(chǎng)，同時(shí)避免驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的同頻率磁場(chǎng)干擾。

（3）加熱磁屏蔽層，待其轉(zhuǎn)變?yōu)榉浅瑢?dǎo)狀態(tài)后停止加熱令其自然冷卻，并記錄數(shù)據(jù)。

在磁屏蔽層降溫過(guò)程中，差模位移傳感回路輸出信號(hào)中出現(xiàn)了如圖4所示的現(xiàn)象。在圖像前半部分，可以清楚地觀察到兩個(gè)不同頻率信號(hào)形成的節(jié)拍，從圖中約120 s開(kāi)始，其中一個(gè)頻率快速衰減，并在約20 s后消失。通過(guò)與加熱磁屏蔽層之前的數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)此過(guò)程是屏蔽層從非超導(dǎo)到超導(dǎo)的轉(zhuǎn)變過(guò)程。

圖4 差分位移傳感回路輸出圖Fig.4 Output of the differential displacement sensing circuit

圖5 為磁屏蔽層超導(dǎo)前后各1 200 s數(shù)據(jù)的幅值譜對(duì)比。在磁屏蔽層超導(dǎo)前，源質(zhì)量擺動(dòng)頻率的信號(hào)幅值為3.0×10-3V，在磁屏蔽層超導(dǎo)后減小到5.5×10-6V。由于磁屏蔽層是否超導(dǎo)并不影響其對(duì)殘余氣體、斑塊場(chǎng)等的屏蔽效果，因此上述變化由磁場(chǎng)變化引起。超導(dǎo)磁屏蔽層對(duì)源質(zhì)量磁場(chǎng)的屏蔽效率達(dá)到98.2%。同時(shí)這也說(shuō)明源質(zhì)量確實(shí)帶有較強(qiáng)的磁場(chǎng)，將在4.3節(jié)中對(duì)其影響進(jìn)行量化分析。

4.2 檢驗(yàn)質(zhì)量剩磁

在圖5中，除源質(zhì)量頻率的信號(hào)外還有大量其他頻率的信號(hào)。通過(guò)對(duì)電容位移傳感器數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，這些信號(hào)是探測(cè)器的真實(shí)運(yùn)動(dòng)，如頻率為0.4 Hz的信號(hào)，是探測(cè)器沿x方向的單擺運(yùn)動(dòng)。

圖5 差分位移傳感回路輸出幅值譜圖Fig.5 Amplitude specturm of the differential displacement sensing circuit output

由于差模位移傳感線圈中無(wú)傳感電流，所以這些頻率的信號(hào)是由磁場(chǎng)引起的。這些信號(hào)在屏蔽層超導(dǎo)前后幾乎沒(méi)有變化，如頻率為0.4 Hz的信號(hào)在屏蔽層超導(dǎo)前后變化小于0.1%。因此，這些信號(hào)的主要來(lái)源不是源質(zhì)量剩磁或超導(dǎo)屏蔽層與探測(cè)器外殼所封閉的空間以外的其他磁場(chǎng)。這些信號(hào)可能來(lái)源于兩種機(jī)制：（1）檢驗(yàn)質(zhì)量因釘扎效應(yīng)束縛的磁場(chǎng)隨檢驗(yàn)質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)在超導(dǎo)傳感線圈中感應(yīng)出電流；（2）共模傳感線圈中的信號(hào)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過(guò)互感進(jìn)入差模傳感回路。由機(jī)制（1）產(chǎn)生的信號(hào)僅與傳感線圈的形狀和檢驗(yàn)質(zhì)量所攜帶的磁場(chǎng)有關(guān)，而由機(jī)制（2）產(chǎn)生的信號(hào)則與共模傳感線圈中的電流有關(guān)。改變共模傳感線圈中的電流方向并重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，信號(hào)的幅值和相位均未改變，排除了機(jī)制（2）的可能性。因此這些信號(hào)是由檢驗(yàn)質(zhì)量剩磁引起的。

屏蔽層超導(dǎo)對(duì)這些信號(hào)的幅值并無(wú)明顯影響，說(shuō)明超導(dǎo)體檢驗(yàn)質(zhì)量對(duì)差模傳感線圈起到很好遮蔽作用，除檢驗(yàn)質(zhì)量磁場(chǎng)外，其他磁場(chǎng)如磁屏蔽層和源質(zhì)量剩磁，不會(huì)進(jìn)入差模傳感線圈引起感應(yīng)電流。

4.3 磁場(chǎng)力耦合剛度

通過(guò)對(duì)共模傳感回路和電容位移傳感器數(shù)據(jù)的分析，得出頻率為0.4 Hz的信號(hào)對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)質(zhì)量振幅為3.0×10-9m，并以此標(biāo)定了圖5中的信號(hào)，標(biāo)定系數(shù)為1.0×10-6m/V。由此得出，在磁屏蔽層超導(dǎo)之前，檢驗(yàn)質(zhì)量在源質(zhì)量的驅(qū)動(dòng)下振幅為3.0×10-9m，檢驗(yàn)質(zhì)量受到的源質(zhì)量的驅(qū)動(dòng)力為5.6×10-7N。磁屏蔽層是否超導(dǎo)并不影響對(duì)其他干擾的屏蔽作用，因此作用在檢驗(yàn)質(zhì)量上的力來(lái)自于源質(zhì)量的磁場(chǎng)。電容位移傳感器數(shù)據(jù)顯示此時(shí)源質(zhì)量振幅為58μm。因此磁場(chǎng)引起的源質(zhì)量與檢驗(yàn)質(zhì)量的耦合剛度為9.7×10-3N/m。

假設(shè)源質(zhì)量與其他物體之間的磁場(chǎng)力與兩者之間的正對(duì)面積成正比。源質(zhì)量與探測(cè)器的正對(duì)面積是其與檢驗(yàn)質(zhì)量正對(duì)面積的5.4倍，所以源質(zhì)量與探測(cè)器的耦合剛度為5.2×10-2N/m。

5 加速度測(cè)量實(shí)驗(yàn)

在磁屏蔽層超導(dǎo)的情況下，對(duì)差分傳感回路進(jìn)行了配平，降低其對(duì)地面振動(dòng)等共模噪聲的響應(yīng)，以突出微弱的差分加速度信號(hào)；并對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行了標(biāo)定，以便定量分析磁場(chǎng)對(duì)加速度測(cè)量的干擾。

5.1 共模加速度

圖6 為電路配平后26 000 s數(shù)據(jù)的幅值譜。共模噪聲被很好地抑制，差模位移傳感回路對(duì)探測(cè)器沿x方向擺動(dòng)的響應(yīng)減小到原來(lái)的1/50 000，即共模抑制比50 000。

圖6 共模和差模傳感回路輸出幅值譜圖Fig.6 Amplitude specturm of the outputs of the common mode and differential mode displacement sensing circuits

上述數(shù)據(jù)中，源質(zhì)量振幅為43μm，乘以4.3節(jié)中得到的源質(zhì)量與探測(cè)器的磁場(chǎng)力耦合剛度，得出源質(zhì)量對(duì)探測(cè)器的磁場(chǎng)力擾動(dòng)為2.2×10-6N，相應(yīng)的探測(cè)器共模加速度為1.1×10-7m·s2。測(cè)量得到源質(zhì)量頻率的共模加速度擾動(dòng)振幅為9.0×10-8m·s-2，如圖6所示。測(cè)量與計(jì)算值具有很好的一致性。因此，驗(yàn)證了磁場(chǎng)力耦合剛度，也證實(shí)了源質(zhì)量頻率的異常共模加速度信號(hào)確實(shí)來(lái)自磁場(chǎng)。

5.2 殘余差模加速度

按照50 000的共模抑制比，源質(zhì)量頻率的殘余差模加速度幅值應(yīng)被減小到1.8×10-12m·s-2，但其實(shí)際幅值卻高達(dá)1.6×10-10m·s-2。通過(guò)改變差模傳感回路中的電流方向，發(fā)現(xiàn)殘余差分加速度幅值變?yōu)?1.4×10-10m·s-2，相位變化180°。傳感電流反轉(zhuǎn)會(huì)引起真實(shí)位移的符號(hào)改變，而不改變各類(lèi)與磁場(chǎng)相關(guān)的干擾信號(hào)的符號(hào)，因此真實(shí)檢驗(yàn)質(zhì)量差分加速度為1.5×10-10m·s-2，而各種磁場(chǎng)引起的干擾信號(hào)為 1.0×10-11m·s-2。

5.2.1 對(duì)殘余差分加速度來(lái)源的分析

由于差模傳感回路已配平，所以檢驗(yàn)質(zhì)量必然受到了源質(zhì)量不相等的驅(qū)動(dòng)。在屏蔽層超導(dǎo)情況下，源質(zhì)量通過(guò)磁場(chǎng)力使屏蔽層發(fā)生變形，屏蔽層又通過(guò)磁場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)檢驗(yàn)質(zhì)量運(yùn)動(dòng)。兩屏蔽層剛度和剩磁的差異以及兩檢驗(yàn)質(zhì)量剩磁的差異等會(huì)使源質(zhì)量對(duì)兩檢驗(yàn)質(zhì)量的驅(qū)動(dòng)不相等，從而產(chǎn)生差分加速度信號(hào)。通過(guò)移動(dòng)源質(zhì)量故意使其平衡位置偏離探測(cè)器對(duì)稱(chēng)面，可將源質(zhì)量頻率的差模加速度信號(hào)減小到約3.0×10-11m·s-2，在一定程度證實(shí)了差分加速度擾動(dòng)來(lái)源于各種不對(duì)稱(chēng)性的猜測(cè)。各種不對(duì)稱(chēng)因素在引起殘余差分加速度中的重要程度在目前的試驗(yàn)中無(wú)法判斷。

6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性

當(dāng)差分超導(dǎo)回路中無(wú)傳感電流時(shí)，頻率為0.4 Hz的信號(hào)在與探測(cè)器振幅的關(guān)系很穩(wěn)定，在三次重復(fù)實(shí)驗(yàn)中其變化小于0.6%，所以檢驗(yàn)質(zhì)量束縛的磁場(chǎng)具有很好的穩(wěn)定性，這使得其影響可以在電路配平中消除。在差分位移傳感回路注入電流并配平后，源質(zhì)量擺動(dòng)頻率的殘余差分加速度振幅在不同試驗(yàn)中有較大的變化，在三組不同實(shí)驗(yàn)中波動(dòng)了約11%。由于檢驗(yàn)質(zhì)量剩磁和源質(zhì)量剩磁都是穩(wěn)定的，因此殘余差分加速度幅值的變化來(lái)源于超導(dǎo)屏蔽層束縛磁場(chǎng)的變化。超導(dǎo)屏蔽層材料為二類(lèi)超導(dǎo)體，其所束縛的磁場(chǎng)取決于降溫過(guò)程中外界磁場(chǎng)的情況，與降溫過(guò)程中源質(zhì)量位置、姿態(tài)和速度密切相關(guān)。源質(zhì)振幅衰減很慢，很難使其與屏蔽層保持相對(duì)靜止，造成了屏蔽層束縛磁場(chǎng)的不確定性，從而引起了不同實(shí)驗(yàn)中殘余差分加速度振幅的波動(dòng)。

7 結(jié)論

利用馬里蘭大學(xué)50～100 μm距離牛頓引力平方反比定律實(shí)驗(yàn)裝置，研究了基于低溫超導(dǎo)位移傳感技術(shù)的引力測(cè)量實(shí)驗(yàn)中磁場(chǎng)干擾的作用機(jī)制，并對(duì)其影響進(jìn)行了量化分析，得到了與實(shí)驗(yàn)一致結(jié)果。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)源質(zhì)量具有較強(qiáng)的剩磁，與其周?chē)某瑢?dǎo)體有較強(qiáng)的磁場(chǎng)力相互作用。檢驗(yàn)質(zhì)量剩磁具有很好的穩(wěn)定性，可以在差分傳感回路中通過(guò)配平傳感電流消除其影響。超導(dǎo)體檢驗(yàn)質(zhì)量對(duì)傳感線圈具有很好的遮蔽作用，屏蔽層剩磁不會(huì)進(jìn)入差分傳感線圈。差分加速度干擾來(lái)源于磁屏蔽層剛度、檢驗(yàn)質(zhì)量剩磁以及屏蔽層剩磁的不對(duì)稱(chēng)性。

引起加速度擾動(dòng)的各種因素中，檢驗(yàn)質(zhì)量和磁屏蔽層受限于二類(lèi)超導(dǎo)體的特性，必定束縛環(huán)境磁場(chǎng)而引起剩磁，采取更好的環(huán)境磁場(chǎng)屏蔽措施只能屏蔽外界磁場(chǎng)，而對(duì)源質(zhì)量剩磁引起的環(huán)境磁場(chǎng)無(wú)效。檢驗(yàn)質(zhì)量和屏蔽層的剩磁將最終取決于源質(zhì)量的剩磁情況。因此，建議將降低源質(zhì)量剩磁作為重點(diǎn)改進(jìn)方向。

8 致謝

實(shí)驗(yàn)是在Ho Jung Paik教授的全程指導(dǎo)下進(jìn)行的。在理論和分析方面與Vol Moody博士進(jìn)行了大量的討論，在實(shí)驗(yàn)上得到了Ron Norton的大量技術(shù)支持。在此表示感謝。