Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Supraleitende Quanteninterferometer – sogenannte SQUIDs – sind hochempfindliche Sensoren, die magnetische Felder erfassen können (SQUID = Super-conducting Quantum Interference Device). Eigentlich "fühlen" kann ein SQUID mit einem supraleitenden Ring, der an einer bzw. zwei Stellen durch einen Josephson-Tunnelkontakt unterbrochen ist und so Magnetfeldänderungen registrieren kann. Mitte der sechziger Jahre wurden die SQUIDs von dem amerikanischen Forscher J. Zimmerman entwickelt. Zunächst setzte man die hochempfindlichen Sensoren ausschließlich für technische Messungen ein. Doch schon wenige Jahre später liefen die ersten Versuche, mithilfe dieser supraleitenden Sensoren die feinen Magnetfelder des menschlichen Körpers zu erfassen. Die Sensoren funktionieren allerdings nur bei sehr tiefen Temperaturen. Erst bei entsprechender Kühlung auf einen Wert unterhalb der Sprungtemperatur Tc verschwindet der elektrische Widerstand des Materials und es wird supraleitend. Flüssiges Helium umgibt die speziell angeordneten SQUIDs während der Messprozedur und kühlt sie auf eine Temperatur knapp über dem absoluten Nullpunkt. Der wuchtige Aufbau des Messgerätes, das doch eigentlich nur mit winzigen Sensoren arbeitet, enthält das Kühlmittel. Statt flüssigem Helium für die sogenannten low Tc-SQUIDs kann sich auch flüssiger Stickstoff in den Kühlgefäßen der Messapparatur befinden. Diese jüngere Entwicklung senkt die Betriebskosten solcher Messeinrichtungen erheblich, denn im Gegensatz zu Helium erfordert Stickstoff keine speziellen Rückgewinnungsmaßnahmen. Auch die mit Stickstoff gekühlten sogenannten high Tc-SQUIDs können äußerst schwache Magnetfelder aufspüren.

Weitere Informationen zur Kühlung von SQUIDs finden Sie bei der PTB-Arbeitsgruppe Kryosensorik