рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Эффект Джозефсона

Работа сделанна в 1996 году

Эффект Джозефсона - Курсовая Работа, раздел Промышленность, - 1996 год - Магнитометры Эффект Джозефсона. Если Два Сверхпроводника Соединить Друг С Другом «Слабым» ...

Эффект Джозефсона. Если два сверхпроводника соединить друг с другом «слабым» контактом, например тончайшей полоской из диэлектрика, через него пойдет туннельный сверхпроводящий ток, т.е. произойдет туннелирование сверхпроводящих куперовских пар. Благодаря этому обе системы сверхпроводников связаны между собой.

Связь эта очень слаба, т.к. мала вероятность туннелирования пар даже через очень тонкий слой изолятора.

Наличие связи приводит к тому, что в следствии процесса обмена парами состояние обеих систем изменяется во времени. При этом интенсивность и направление обмена определяется разностью фаз волновых функций между системами. Если разность фаз =1 - 2, тогда из квантовой механики следует. Энергии в точках по одну и другую сторону барьера Е1 и Е2 могут отличаться только если между этими точками существует разность потенциалов Us. В этом случае (1). Если сверхпроводники связаны между собой с одной стороны и разделены слабым контактом с другой, то напряжение на контакте можно вызвать, меняя магнитный поток внутри образовавшегося контура.

При этом. Учитывая, что квант потока и поток Ф через контур может быть лишь nФ0, где n=0,1,& #61617;2,&#61 617;3 Джозефсон предсказал, что (2) Где: Is – ток через контакт Ic – максимальный постоянный джозефсоновский ток через контакт  разность фаз. Из (1), (2) следует. Поскольку на фазовое соотношение между системами влеяет магнитное поле, то сверхпроводящим током контура можно управлять магнитным полем.

В большинстве случаев используется не один джозефсоновский контакт, а контур из нескольких контактов, включенных параллельно, так называемый сверхпроводящий квантовый интерферометр Джозефсона (СКВИД). Величина магнитного поля, необходимого для управления током, зависит от площади контура и может бать очень мала. Поэтому СКВИДы применяют там, где нужна большая чувствительность.

Известны несколько типов джозефсоновских контактов, но наиболее распространены следующие: изолятор  1нм сверхпроводники туннельный переход переход типа «мостик» 3. Магнитометр. Магнитометр - прибор на основе джозевсоновских переходов, применяющийся для измерения магнитного поля и градиента магнитного поля. В магнитометрах используются СКВИДы 2х типов: на постоянном токе и переменном.

Рассмотрим магнитометр на СКВДах постоянного тока. I A B U переходы джозефсоновские Если к такому кольцу приложить поле, то оно будет наводить в кольце циркулирующий сверхпроводящий ток. Он будет вычитаться из постоянного тока I в А и складываться в В. Тогда максимальный ток кольца зависит от магнитного потока Ф и равен: Ic – ток кольца, Ф0 – квант потока, Ф – захваченный поток. При этом R – сопротивление перехода, l – индуктивность кольца. U – достигает нескольких микровольт и может быть измерена обычными электронными приборами. I Imax nФ0 (n+1/2)Ф0 U n Рисунок слева: ВАХ сверхпроводящего кольца с 2-мя джозевсоновскими переходами.

Рисунок справа: Зависимость Imax от внешнего потока n – число квантов потока пронизывающих контур. Техническая реализация магнитометров на СКВИДе на постоянном токе с 2-мя тунельными переходами. Кварцевая трубка Полоска из Pb Платиновый электрод Pb Джозефсоновские переходы Платиновый электрод Контур СКВИДа образован цилиндрической пленкой из Pb нанесенной на кварцевый цилиндр длинной 18 мм с наружным диаметром 8мм, а внутренним 6мм. Описанная здесь конструкция яв- 2 мм ляется датчиком включенным в электри- ческую схему, обеспечивающую изме- рение и индикацию отклика датчика 1.5мм на изменение внешнего магнитного поля. Такая система представляет со- 600нм 600нм бой магнитометр. 20 нм 4. Сверхпроводящий материал – соединение Nb3Sn. Соединение Nb3Sn имеет Тк=18.2К и Нк2=18.5 МА/m (0Нк=23Тл) при 4.2К. Благодаря таким параметрам можно получить джозефсоновские переходы чувствительные как к малым полям 10-17Тл, так и к изменению больших полей 1Тл. Соединение имеет такую решетку: атомы ниобия расположены в местах, занятых на рисунке и образуют со своими ближайшими соседями три цепочки, перпендикулярные друг – другу: Nb Sn Атомы ниобия в этих цепочках связаны дополнительными ковалентными связями.

Цепочки ниобия в кристаллической структуре, для получения сверх проводящих свойств не должны быть нарушены, что может произойти при избытке атомов олова или при недостаточной степени порядка в кристаллической решетке.

Диаграмма фазового равновесия системы Nb-Sn приведена на рисунке: toC 2500 +ж 2000 2000  Ж 1500 Nb3Sn3 +Nb3Sn 910-920 1000 Nb3Sn 840-860 500 805-820 NbSn7 232-234 Nb 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Sn Соединение Nb3Sn хрупко и изделие из него не могут бать получены обычным металлургическим путем, т.е. выплавкой с последующей деформацией.

Массивные изделия из этого соединения: цилиндры, пластины и т.д. получают, как правило, металлокерамическим методом, т.е. смешивая в соответствующих пропорциях порошки ниобия и олова, прессуя изделия нужной формы и нагревая их до температуры образования химического соединения Nb3Sn, обычно в интервале 960-1200O. 5.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Магнитометры

Явление сверхпроводимости состоит в том, что при некоторой температуре, близкой к абсолютному нулю, электросопротивление в некоторых материалах… Все пары находятся, с точки зрения квантовой механики, в одном состоянии (они… Сверхпроводимость керамик, возможно, объясняется взаимодействием электронов с каким-либо другими квазичастицами.По…

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Эффект Джозефсона

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Получение джозефсоновских переходов
Получение джозефсоновских переходов. Джозефсоновские туннельные переходы представляют собой две тонкие сверхпроводящие пленки разделенные барьерным слоем диэлектрика или полупроводника.

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги