December 10 2016 12:47:15
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
сверхпроводящие квантовые интерференционные детекторы
Физические основы информации

Эффект Джозефсона вместе с явлением квантования магнитного потока используется для преобразования магнитного потока в электрический сигнал и тем самым для высокоточного измерения индукции магнитного поля. Соответствующие устройства называются сверхпроводящими квантовыми интерференционными детекторами (сквидами).

                           1             2


                   Iполн    I1                     Iвых

                       I2         3

                            1

На рисунке приведена схема двухконтактного сквида (сквида на постоянном потоке). Здесь 1 – сверхпроводящий контур, 2 и 3 – тонкие слои изолятора, образующие джозефсоновские переходы. На выходе происходит интерференция двух сверхпроводящих токов, текущих через верхний 2 и нижний 3 переходы. Разность фаз этих токов определяется магнитным потоком Ф, проходящим через поверхность, ограниченную сверхпроводящим контуром

img771                                                                             (IV.14.13)

Результирующий выходной ток

img772,                      (IV.14.14)

где img773 – некоторая постоянная начальная фаза, I0 – максимальный туннельный ток через один джозефсоновский переход.

Согласно (IV.14.14) максимальное значение выходного тока достигается при определенных значениях магнитного потока

img774.                                                                         (IV.14.15)

Таким образом, двухконтактный сквид может быть использован как прибор высокой чувствительностью для измерения тех физических величин, которые могут быть преобразованы в магнитный поток. Чувствительность таких приборов ограничена тепловыми шумами и составляет величину порядка 10-5Ф0, Ф0 = h/2e при времени измерения не менее 1с. Джозефсоновские интерферометры позволяют измерять сверхслабые магнитные поля до 10-18Тл, малые токи до 10-10А и напряжения до 10-15В.

Как уже отмечалось, нестационарный эффект Джозефсона дает еще один независимый способ измерения отношения фундаментальных физических постоянных h и е. Любой новый метод получения количественной информации о фундаментальных физических постоянных выходит далеко за рамки простого определения еще одной значащей цифры. Дело заключается в том, в том что совершенно разные области физики, позволяющие точно измерять одни и те же постоянные, дают возможность получить важнейшую информацию о непротиворечивости и полноте различных теорий. Здесь очень важно сравнение численных значений постоянной тонкой структуры, полученных на основе эффекта Джозефсона и сверхтонкого расщепления основного состояния атома водорода. Их совпадение в пределах точности измерений указывает на непротиворечивость квантовой электродинамики, законы которой определяют это сверхтонкое расщепление.

Твердотельные эффекты дважды приобретали общефизическое значение. Во-первых, при открытии сверхпроводимости, во-вторых, при исследовании двумерных электронных систем, где обнаружен квантовый эффект Холла. Система электронов считается двумерной, если частицы в ней могут свободно двигаться в плоскости, а движение в направлении, перпендикулярном к плоскости, запрещено или ограничено. Ограничение движения электронов в одном из направлений приводит к существенной перестройки их энергетического спектра и тем самым – к существенному изменению их свойств.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.05 секунд 4,205,053 уникальных посетителей