F_05a_Сверхпроводимость (Лекции (Ляхова)), страница 2
Описание файла
Файл "F_05a_Сверхпроводимость" внутри архива находится в следующих папках: Лекции (Ляхова), Ляхова. Документ из архива "Лекции (Ляхова)", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физико химические основы электроники" из 3 семестр, которые можно найти в файловом архиве МАИ. Не смотря на прямую связь этого архива с МАИ, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "физико химические основы электроники" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "F_05a_Сверхпроводимость"
Текст 2 страницы из документа "F_05a_Сверхпроводимость"
Рис. Пленочный криотрон.
S
n управляемая пленка
P
b управляющая пленка
SiO2 изолятор
Управляемая пленка Sn переводится из сверхпроводящего состояния в нормальное пропусканием тока через управляющую пленку Pb. Для уменьшения потерь энергии управляющая пленка должна оставаться в сверхпроводящем состоянии. Эффект достигается за счет разности Ткр материалов. Пленочный криотрон позволяет получить меньшую индуктивность L, чем проволочный.
Туннельный джозефсоновский криотрон может обеспечить еще большее быстродействие, т.к. основан не на разрушении сверхпроводящего состояния, а на переходе от стационарного эффекта c R=0 к нестационарному с R>0.
| Вид криотрона | Быстродействие, , с |
| проволочный | 10-4 |
| пленочный | 10-7 |
| джозефсоновский | 10-11 |
Джозефсоновский криотрон был использован в создании стробоскопического осциллографа для измерения характеристик процессов с быстродействием от 5 мкс.
Самое большое ограничение использованию сверхпроводимости накладывает очень низкая критическая температура Ткр. Ее достижение требует сложной и громоздкой криогенной техники.
| Мате риал | Sn | Hg | Ta | Pb | Nb | Nb3 Sn | NbAl+ NbGe | He | NbGe |
| Ткр , К | 3.7 | 4.2 | 4.4 | 7.2 | 9.3 | 18 | 20 | 22 | 23 |
Адекватным пространством использования устройств со сверхпроводимостью является космос с его условиями вакуума и холода.
СКВИД (сверхпроводящий квантовый интерференционный детектор). При включении в контур двух джозефсоновских контакта полный ток будет определяться интерференцией токов двух ветвей:
I = I1 sin 1 + I2 sin 2.
Информация об исследуемом объекте, воздействующем на один из контактов, получается относительно эталона второго контакта.
С помощью СКВИДа можно измерять падение напряжения до 10-18В, токи 10-18А (несколько электронов в секунду) и магнитные поля, меньшие 10-14Тл. Аналогов подобной чувствительности нет. Новые сверхпроводники позволяют регулировать частоты до 1012Гц (близко к квантовому пределу). Чувствительность обычных приборов не превышает 1010Гц.
Применение СКВИДов - магнитоэнцефалография, элементы памяти. СКВИДы используются физиками для поиска кварков, магнитных монополей, гравитонов, геологами для поисков нефти, воды, минералов. Разрабатываются детекторы для обнаружения подводных лодок.
Рис. Структура СКВИДа.
Так как СКВИДы - чувствительнейшие датчики магнитного потока, то с их помощью можно исследовать магнитные поля от мизерных объёмов вещества, например, тончайших ферромагнитных и сверхпроводящих плёнок. Источниками поля могут является либо микроскопические магнитные включения, либо протекающие токи. Используя микроскоп на основе гелиевого СКВИДа, обладающего пространственным размещением менее 10 мкм и чувствительностью к магнитному потоку порядка 10-6 Фо, в исследовательских лабораториях фирмы IBM получены изображения как единичных вихрей магнитного потока, проникающих в плёнку сверхпроводника, так и целых ансамблей.
Примером практического применения азотного СКВИД - микроскопа является сканирование слабонамагниченных объектов, таких, например, как специальные чернила или краски на ценных бумагах.
Огромные перспективы открывают сверхпроводниковые методы в энергетике. В энергосистеме Женевы заработал первый в мире трёхфазный распределительный трансформатор, охлаждаемый жидким азотом, намотки которого выполнены из ВТСП материала. При значительно меньших потерях он более компактный и вдвое легче традиционного трансформатора с медной намоткой. Разрабатываемые ВТСП - токоограничители (приборы, ограничивающие ток короткого замыкания) стали предметом реальной энергетики. Уже эксплуатируется такое устройство на основе ВТСП - технологии на одной из гидростанций. Приборы с электромагнитами, изготовленными из ВТСП провода, работают в ряде учреждений.
Наноразмерные СКВИД – НСКВИД - могут быть изготовлены на основе молекул ДНК.
Рис. 1.6.34. Нано СКВИД на основе ДНК.
