根据超流体物理原理的不同,可以将超流体陀螺仪分为超流体量子化涡旋陀螺仪、超流体相位滑移陀螺仪、超流体物质波干涉式陀螺仪等类型。由于超流体物质波干涉式陀螺仪所具有独特的技术优势,近年来成为超流体陀螺仪的主要研究方向。
受到超导体的约瑟夫森效应的启发,从1997年到2005年间,美国加州大学伯克利分校的R.帕卡德[注]、S.佩尔韦尔泽夫[注]和E.霍斯金森[注]等学者在对超流体的相位滑移效应研究的过程中,逐渐发现当微孔的孔径小于连接长度时,微孔对超流体来说是弱连接,此时超流体在弱连接处不再发生相位滑移效果,而是发生约瑟夫森效应,并由此产生了超流体物质波。
2006年,美国加州大学伯克利分校的霍斯金森等学者研制了超流体4He物质波干涉式陀螺仪的装置(见图),白色部分充满超流体4He,薄膜和弱连接组成了内腔,其余部分为外腔。采用在电极与薄膜之间应用静电力以及热阻加热的方式,产生内外腔之间的化学势能差。超流体4He在弱连接处发生约瑟夫森效应,产生了两路超流体4He的物质波。通过监测直流超导量子干涉仪输入线圈中电流的变化,可以精确检测到由旋转引起的物质波干涉情况,由此可以精确解算出角速度。