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复合式磁传感器弱磁探测技术的发展,归根结底依靠的是磁传感器技术的进步。近年来,随着各种物理效应在磁场测量中的应用,各种弱磁测量的方法已经逐渐趋于完善,而根据不同测量方法,各类磁传感器也应运而生。从霍尔效应磁传感器、磁通门磁传感器、磁电阻传感器到光泵磁强计和超导量子干涉器件(SQUID),磁传感器技术不断的向前发展。这其中,为熟知的探测精度达到fT量级的弱磁传感器当属基于超导约瑟夫森效应的超导量子干涉器件。目前,单独的SQUID器件在低温下灵敏度可以达到0.2—2pT,而通过加入耦合线圈磁通放大器,在4.2K灵敏度可以达到10fT以下。然而,对于低温超导SQUID而言,需要昂贵的低温制冷设备(液氦、低温制冷机等);高温超导SQUID由于超导材料的相干长度短,在约瑟夫森结的制备方面存在困难。这些因素都制约了SQUID的大规模应用。伴随着科技进步和信息技术的发展,除了灵敏度之外,人们也对磁传感器的尺寸、稳定性、功耗、制备工艺的简单化等提出了越来越高的要求。其中基于磁电阻效应的传感器因其具备高灵敏度、功耗低、体积小、加工技术成熟等优点正在越来越大规模的使用。其中,基于巨磁电阻(GMR)及隧道磁电阻(TMR)效应制备的磁电阻传感器因其饱和磁场较低、单位磁场灵敏度高、温度特性稳定等优点,目前已被广泛用于生产应用中。特别是TMR磁传感器,拥有小型化、低成本、低功耗、高集成性、高相应频率和高灵敏度特性,使其成为未来竞争的制高点。另一方面,作为高灵敏度传感器而言,GMR和TMR的固有噪声仍然较大,特别是在低频下,传感器存在明显的1/f噪声。并且在探测精度方面相比于SQUID、光泵磁力仪等高灵敏度磁传感器仍然有较大差距,这也限制了其在生物磁性、等一些弱磁探测领域的应用。一种新型的高灵敏度磁探测器磁电阻/超导复合式磁传感器作为一种新型的高灵敏度磁探测器,其探测精度目前已接近SQUID器件并已达到fT量级。同时这类传感器又具有体积小、结构简单、工艺成熟、便于大规模生产等优势,使其在未来发展潜力巨大。就该复合式磁传感器而言,进一步提升器件的探测精度是其未来研究发展的主要方向。一方面,继续减小超导磁场放大器的狭窄区域宽度至1μm以下,同时增大磁场放大器的有效面积都可以将磁场放大倍数继续提升至几千甚至上万倍,但是同时会对传感器的工作区间以及小型化造成影响。另一方面,使用灵敏度更高的磁电阻传感器件(TMR、巨磁阻抗器件(GMI)等[35]),将有望使得该复合式传感器的磁场探测精度达到1fT,甚至0.1fT的量级。TD传感器是什么人们为了从外界获取信息,必须借助于感觉。而单靠人们自身的感觉,在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况,就需要传感器。因此可以说,传感器是人类五官的延长,又称之为电五官。新技术革命的到来,世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中,首先要解决的就是要获取准确可靠的信息,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或状态,并使产品达到的质量。因此可以说,没有众多的优良的传感器,现代化生产也就失去了基础。在基础学科研究中,传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展,进入了许多新领域:例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙,微观上要观察小到fm的粒子世界,纵向上要观察长达数十万年的天体演化,短到s的瞬间反应。此外,还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究,如超高温、超低温、超高压、超高真空、磁场、超弱磁场等等。显然,要获取大量人类感官无法直接获取的信息,没有相适应的传感器是不可能的。)