Исследование симметричного и асимметричного dc-сквидов. Блинов Н.В - 2 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ОмГУ | Омск

Составители: 

Рубрика: 

3
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Исследование симметричного dc-сквида
Сквиды – это сверхпроводящие сенсоры, позволяющие изме-
рять чрезвычайно слабые магнитные поля. Само слово сквид – это
русское произношение английской аббревиатуры SQUID – Super-
conducting Quantum Interference Device (сверхпроводящее квантовое
интерференционное устройство). С помощью сквидов можно соз-
дать магнитометры с чувствительностью порядка 10
–11
Гс, вольтмет-
ры с чувствительностью порядка 10
–15
В и другие приборы с очень
высокой чувствительностью. Открытие в 1986 году Беднорзом и
Мюллером высокотемпературных сверхпроводников – металлоок-
сидных керамик – сделало приборы на основе сквидов доступными
для широкого использования.
Различают два вида сквидов: сквид на постоянном токе –
dc-сквид (двухконтактный сквид) и высокочастотный – rf-сквид (од-
ноконтактный). Ниже рассматриваются свойства dc-сквида. Причем
используется простейшая модель dc-сквида – симметричная модель,
в которой предполагается полное равенство плеч сквида.
Цель лабораторной работы – исследовать симметричный
dc-сквид с помощью численного решения системы уравнений для
dc-сквида; для ряда конкретных параметров сквида найти важней-
шие характеристики сквида: вольтамперную и вольтпотоковую ха-
рактеристику, его чувствительность.
Уравнение симметричного dc-сквида
Dc-сквид состоит из двух джозефсоновских переходов, вклю-
ченных в сверхпроводящее кольцо с индуктивностью L. Это кольцо
называют контуром квантования. При наведении на сквид внешнего
потока магнитного поля
e
Φ возникающее на сквиде напряжение V
является периодической функцией
e
Φ при постоянном токе смеще-
ния I.
4
Схема dc-сквида изображена на рис. 1. В симметричном dc-
сквиде критические токи левого и правого переходов, отмеченных
на рис. 1 крестиками, равны
ccc
III
≡
=
21
, равны также сопротивле-
ния RRR
≡
=
21
и индуктивности плеч
2
21
L
LL == , где L – полная
индуктивность кольца.
Рис. 1. Схема dc-сквида
Уравнение dc-сквида основывается на двух соотношениях
Джозефсона:
,sinII
cs
ϕ
=
(1)
,eV
t
2=
∂
ϕ
∂
h (2)
где I
s
– сверхпроводящий ток через джозефсоновский переход;
ϕ
–
разность фаз волновых функций сверхпроводящего конденсата на
переходе; V – напряжение на переходе. Уравнение (1) определяет
стационарный эффект Джозефсона, а уравнение (2) нестационарный
эффект. 
                ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1                                  Схема dc-сквида изображена на рис. 1. В симметричном dc-
             Исследование симметричного dc-сквида                   сквиде критические токи левого и правого переходов, отмеченных
                                                                    на рис. 1 крестиками, равны I c1 = I c 2 ≡ I c , равны также сопротивле-
      Сквиды – это сверхпроводящие сенсоры, позволяющие изме-                                                           L
рять чрезвычайно слабые магнитные поля. Само слово сквид – это      ния R1 = R2 ≡ R и индуктивности плеч L1 = L2 =        , где L – полная
                                                                                                                        2
русское произношение английской аббревиатуры SQUID – Super-
                                                                    индуктивность кольца.
conducting Quantum Interference Device (сверхпроводящее квантовое
интерференционное устройство). С помощью сквидов можно соз-
дать магнитометры с чувствительностью порядка 10–11 Гс, вольтмет-
ры с чувствительностью порядка 10–15 В и другие приборы с очень
высокой чувствительностью. Открытие в 1986 году Беднорзом и
Мюллером высокотемпературных сверхпроводников – металлоок-
сидных керамик – сделало приборы на основе сквидов доступными
для широкого использования.
      Различают два вида сквидов: сквид на постоянном токе –
dc-сквид (двухконтактный сквид) и высокочастотный – rf-сквид (од-
ноконтактный). Ниже рассматриваются свойства dc-сквида. Причем
используется простейшая модель dc-сквида – симметричная модель,
в которой предполагается полное равенство плеч сквида.
      Цель лабораторной работы – исследовать симметричный
dc-сквид с помощью численного решения системы уравнений для
dc-сквида; для ряда конкретных параметров сквида найти важней-
шие характеристики сквида: вольтамперную и вольтпотоковую ха-                              Рис. 1. Схема dc-сквида
рактеристику, его чувствительность.
                                                                         Уравнение dc-сквида основывается на двух соотношениях
              Уравнение симметричного dc-сквида                     Джозефсона:
     Dc-сквид состоит из двух джозефсоновских переходов, вклю-                            I s = I c sin ϕ,                 (1)
ченных в сверхпроводящее кольцо с индуктивностью L. Это кольцо                                    ∂ϕ
называют контуром квантования. При наведении на сквид внешнего                                h      = 2eV ,                            (2)
                                                                                                  ∂t
потока магнитного поля Φ e возникающее на сквиде напряжение V       где Is – сверхпроводящий ток через джозефсоновский переход; ϕ –
является периодической функцией Φ e при постоянном токе смеще-      разность фаз волновых функций сверхпроводящего конденсата на
ния I.                                                              переходе; V – напряжение на переходе. Уравнение (1) определяет
                                                                    стационарный эффект Джозефсона, а уравнение (2) нестационарный
                                                                    эффект.
                                3                                                                       4

Страницы