Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
12.4. Интерферометры ДжозефсонаКогда по сверхпроводящему кольцу протекает ток, возникает квантовомеханическое явление, известное под названием квантование потока: магнитный поток в кольце принимает только дискретные значения, кратные по величине кванту потока
Рис. 12.2. а — сквид постоянного тока, содержащий два джозефсоновских контакта в сверхпроводящем кольце; б - радиочастотный сквид с одним джозефсоновским контактом в сверхпроводящем кольце, слабо связанным с резонансным колебательным контуром. Это позволяет достичь очень хорошего разрешения в двух типах датчиков магнитного поля, оба являются квантовыми интерферометрическими устройствами (сквидами). Первым был разработан сквид постоянного тока, состоящий из сверхпроводящего кольца, содержащего два джозефсоновских контакта (рис. 12.2, а), позднее был создан радиочастотный сквид, в котором один контакт включался в сверхпроводящее кольцо, индуктивно связанное с внешним колебательным контуром (рис. 12.2, б). Поведение обоих типов сквидов можно исследовать на основе простейших теоретических моделей, базирующихся на предположении, что в сверхпроводящем кольце, содержащем один или более джозефсоновских контактов, все равно существует квантование потока. Это предположение неявно подразумевает малость индуктивности контакта или контактов по сравнению с геометрической индуктивностью кольца. В противном случае проблема оказывается более сложной, как отмечается в работах [22, 28]. 12.4.1. Сквид постоянного токаЗависимость тока, протекающего через одиночный джозефсоновский контакт, от магнитного потока представляет собой осциллирующую функцию [23]. Это иллюстрирует рис. 12.3 для случая Pb-I-Pb-контакта.
Рис. 12.3. Экспериментальная зависимость тока джозефсоновского контакта от величины магнитного поля ([23], с любезного разрешения Американского физического общества.) Минимумы при 6,5; 13,5; 19,5 Гс совершенно отчетливо разделены довольно точно определенными максимумами. Кривая на данном рисунке отображает функциональную зависимость Если в сверхпроводящее кольцо включены два джозефсоновских контакта, как показано на рис. 12.2, а, то ток как функция магнитного потока, направленного перпендикулярно плоскости кольца, также проявляет осциллирующий характер. В этом случае можно провести аналогию с интерференционной картиной, получаемой, когда свет проходит через двойную щель. Теперь наблюдаются две периодичности в зависимости тока от магнитного потока. Одна связана с потоком в единичном контакте, другая возникает от потока в области между контактами. Такое поведение можно описать, пользуясь понятием критического тока
Рис. 12.4. а — зависимость экранирующего тока от величины В обычных условиях работы через сквид пропускается постоянный ток изображенной на рис. 12.4, а. Заметим, что скачок возникает, когда Из рис. 12.2, а, очевидно, следует, что если в кольце циркулирует экранирующий ток
Этот результат показывает, что критический ток для сквида постоянного тока, как установлено выше, осциллирует при изменении величины приложенного магнитного потока. Максимальное уменьшение величины критического тока, равное Вольт-амперные характеристики сквида постоянного тока в этих экстремальных точках приведены на рис. 12.4, б. Если ток смещения I превышает
где В случае треугольной формы зависимости изменения напряжения на сквиде от изменения внешнего магнитного потока выражение для вариации напряжения, вызванной малым изменением приложенного потока
При значениях параметров, приведенных выше, это дает В основном сквид используется как нуль-детектор в цепи отрицательной обратной связи: малое изменение величины приложенного потока приводит к изменению напряжения, которое управляет устройством, генерирующим зануляющий ток, представляющий собой сигнал обратной связи в системе. Для сквида, имеющего индуктивность 12.4.2. Сквид переменного токаРадиочастотный сквид, изображенный на рис. 12.2, б, состоит из одного джозефсоновского контакта, включенного в сверхпроводящее кольцо, индуктивно связанное с колебательным контуром. Резонансная частота колебательного контура обычно выбирается около Детальное рассмотрение радиочастотного сквида дано Кларком [4], который включил в свой обзор анализ практических конструкций сквидов, их параметры, а также библиографию по сквидам и их применению.
|
1 |
Оглавление
|