Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram
border=0

Физически основи на СКВИД - микроскопия

<== предишна статия | следващата статия ==>

SQUID сензорният елемент е пръстен от свръхпроводящ материал, съдържащ един или два Джозефсънови контакта. Възможността за откриване на магнитни полета с такова устройство се основава на факта, че протичащият в пръстена ток зависи от магнитния поток през този затворен контур. Първите свръхпроводящи магнитометри са създадени още няколко години след откриването на ефекта на Джозефсън, като понастоящем чувствителността на SQUID превишава 10 -14 Tl / Hz 1/2 .

В магнитен микроскоп, проба се сканира от близко разположена калмари, докато компютърът регистрира сигнал от сепия, в зависимост от неговото положение спрямо пробата.

Фиг. 6.8 Принцип на действие на SQUID

Съществуват два вида SQUIDs - SQUID на постоянен ток (двуконтактен SQUID) и високочестотен SQUID (SQUID с единичен контакт). SQUID dc е изобретен през 1964 г. от физици Робърт Яклевич, Джон Дж. Ламбе, Джеймс Мерсеро и Арнолд Силвър. Те, заедно с Джеймс Едуард Цимерман, изобретили SQUID на променлив ток.

SQUID на постоянен ток. Най-простият квантов магнитометър - SQUID е свръхпроводящ пръстен с два Джозефсонови тунелни контакта. Това е в известен смисъл аналог на оптичния ефект с интерференция от два прореза, само че тук не се намесват светлинни вълни, а две джозефсонови токове. От съществено значение за разбирането на действието на SQUID е наличието на вълнови свойства на електрона. В SQUID електронната вълна е разделена на две, всяка от които преминава през своя тунелен възел, и след това и двете се събират заедно. При отсъствието на външно поле, и двата клона ще бъдат еквивалентни и двете вълни ще идват без фазова разлика. Но в присъствието на магнитно поле в веригата ще бъде индуциран циркулиращ свръхпроводящ ток. Този ток, в един от контактите, ще бъде изваден от директния външен ток, а във втория - да бъде добавен. Сега двата клона ще имат различни токове, между тунелните контакти ще има фазова разлика. Вълните на електроните, преминаващи през контактите и свързващите, ще се намесят, интерференцията ще се появи като зависимостта на критичния ток на SQUID от приложеното външно магнитно поле. Стъпалата природа на зависимостта ви позволява да усетите отделни кванти на потока. Стъпаловидната форма на зависимостта възниква поради наличието на условие за промяна на фазата на електронната вълна при джозефсоновския преход от 2πn, където п е цяло число.

Най-стабилното свръхпроводящо състояние на пръстена по отношение на външния ток ще бъде в случаите, когато общият магнитен поток през интерферометъра е равен на цяло число на поточните кванти. Напротив, случаят, когато общият поток е равен на полуцелово число на поточните кванти съответства на нестабилно свръхпроводящо състояние: достатъчно е да се приложи незначителен ток към интерферометъра, така че да превключи на резистивно състояние и волтметърът открие напрежението на интерферометъра.

SQUID върху променлив ток . Операцията SQUID на променлив ток се основава на преходния ефект на Джоузефсън и използва само един Джозефсънов контакт. Той е по-малко чувствителен в сравнение с SQUID на постоянен ток, но по-евтин и по-лесен за производство в малки количества. Значителна част от фундаменталните измервания на ултра-малки сигнали бяха извършени с помощта на SQUID на променлив ток.

Основната употреба на SQUID е измерването на слаби магнитни полета. Целият обхват на неговите приложения се основава на това свойство SQUID:

· Магнитоенцефалография;

· Магнитогастрография;

· Мониторинг на магнитните маркери;

· Изследване на сърцето в медицината;

· Ядрено-магнитен резонанс в машиностроенето, геологията и проучването.

Съществуват и съображения относно използването на SQUIDS в квантовия компютър като кубити, които са създадени от нано-амперни токове или магнитни наночастици.

Първите версии на магнитните микроскопи използват SQUID на базата на традиционни, нискотемпературни свръхпроводници. Те работят при температурата на течния хелий и са предназначени за изследване на проби, които също са на ниска температура. Необходимостта от поддържане на калмари при температура на хелия инхибира широкото използване на SQUID микроскопи. Потребителите на такива микроскопи изпитваха значителни трудности при изравняването и позиционирането на калмари по отношение на пробата, както и при натоварването и претоварването на пробите. Смяната на нискотемпературния SQUID с SQUID на базата на високотемпературни свръхпроводници, направи възможно работата на устройството при азотни температури, значително разшири обхвата на изследванията и стимулира търговското използване на SQUID.

Друга стъпка към търговската употреба на SQUID микроскопи е направена, когато се появят варианти на тези устройства, в които пробата може да бъде при стайна температура. В тях, вакуумният обем с охладена калмари се отделя от пробата чрез тънък прозорец от немагнитен материал, например сапфир; постижима пространствена резолюция е около 10 микрона.

Най-модерното устройство от този вид на базата на високотемпературния SQUID е американският магнитен микроскоп CryoTiger. Калмара с постоянен ток е направен от YBaCuO, неговата площ е 1.2 x 10 -9 m2 , чувствителността на полето е 17.5 pT / Hz 1/2 . Сканиращата система ви позволява да преместите калмари по отношение на тестваната проба със скорост 0,5 - 1 mm / s в областта на сканиране 5 х 5 mm2. Предимствата на микроскопа са малки размери, добър дизайн и дълъг експлоатационен живот (500 000 часа).

Този микроскоп се е представил добре в изследването на вихровите токове в металните слоеве, късото между контактните води в монтажа на интегрална схема в корпуса, еднородността на намагнитването на филмите от магнитни материали и др. Сега фирмата Neocera Inc. пуска своята търговска версия. Трябва да се отбележи, че Русия е разработила своя версия на микроскопа SQUID.

<== предишна статия | следващата статия ==>





Вижте също:

Понятието "размита логика"

Показва се MEMS.

Физически основи на нанотехнологиите, получаване на наноматериали

Понятията за нискотемпературна и високотемпературна свръхпроводимост

Физически характер на тунелния ефект

Ядрен гама-резонанс

Физическа основа за изграждане на измервателни уреди, използващи колебания на осцилатора

Проблемът за създаване на изкуствени невро-подобни измервателни устройства

Еволюционно моделиране

Перспективи за използване на микроустройства в сензорни мрежи

Режими на работа на сканиращи пробни микроскопи

Приложение на свръхпроводниците в измервателната техника

Методи за изследване на наноматериали и наноструктури

Връщане към съдържанието: Съвременни фундаментални и приложни изследвания в приборостроенето

Видян: 2469

11.45.9.55 © ailback.ru не е автор на публикуваните материали. Но предоставя възможност за безплатно ползване. Има ли нарушение на авторските права? Пишете ни Обратна връзка .