题目：应用于弱磁传感器的超导磁通变换器的设计与优化

    磁场信息的获取涉及了几乎所有的工程和工业领域，磁传感器是众多工程、科研项目的重要组成部分。新型磁传感器的进一步发展主要存在两个方面的任务：一个是降低磁传感器的制备成本，及对系统化、智能化的探索；另一个是实现更优的磁场探测能力，其中对于微弱磁场的探测便是磁场测量技术的最前沿。在生物磁场测量、空间磁场测量、物理科学研究等众多领域，对于磁传感器的探测灵敏度的要求越来越高，高探测灵敏度磁传感器的实现无疑会给这些领域的研究带来产生巨大的推动效果。当然这就需要从原理、材料、器件、以及信号处理等传感器设计的各个方面实现传感器性能的优化。近些年，基于不同原理的微弱磁场测量技术正迅猛的发展着，磁通变换器作为传感器设计的关键部件也获得了更多的关注。

    传感器设计中，微弱磁场信号的提取之前往往需要进行磁场的汇聚、放大或者转换，这一功能的实现所需的关键部件既磁通变换器。传统的磁通变换器是采用线圈、高磁导率铁磁材料等实现，存在诸多缺陷。超导技术的引入为磁传感器的发展带来了变革性的力量，新型超导磁通变换装置所具备的更为优异的性能，将在微弱磁场传感器研制方面提供重要的支撑。

    本文在总结了国内外研究概况，提出了应用于微弱磁场测量的高温超导磁通变换器设计方案。首先从超导材料特性及电磁学理论出发，分析了超导磁通变换器的工作特征，指出了器件设计与器件性能之间的规律。在此基础上，应用光刻技术制备了原型样品，探索和掌握了实现高准确度刻蚀的流程和参数，为传感器设计奠定技术基础。同时，针对所制备的器件进行了测试和表征，分析了其温度、磁场特性，与计算分析进行了对比，明确了器件设计的关键因素，进一步阐明了超导特性对器件工作性能的影响。之后，为了自主测量器件关键参数，保证器件质量，研究开发了超导器件的临界电流密度的无损测量装置。最后，探索了磁敏感元件的研制方法，并获得了较大突破，为进一步实现以超导磁通变换器为基础的复合磁传感器打下基础。