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

Ефект на Джоузефсън

<== предишна статия | следващата статия ==>

През последните десетилетия се използват нови физически ефекти, които са били достатъчно проучени от физиците, за да се изградят стандарти: квантовия ефект на Джоузефсън, квантовия ефект на Хол, ефекта на Мейснер, ефекта на Месбауер и др. ефекти на Джоузефсън и Хол.

През 1932 г. Мейснер и Холм, като резултат от изследване на проводимостта на тънък изолационен слой между два свръхпроводника, установиха наличието на тунелен ефект (съпротивлението на тънък изолационен слой изчезва). През 1962 г. Брайън Джоузефън (от името на Андерсен) теоретично изследва явлението тунелиране в свръхпроводниците, като получава основните формули и прогнозира редица ефекти. При описанието на тези явления се използва понятието "е-течност". Това е квантова концепция, амплитудата на вълната на смущения в такава течност зависи от плътността на електроните. Наличието на фазова разлика на вълните води до тяхната интерференция. Ако фазите на вълните са равни, тогава техните амплитуди се сумират, а ако фазите се изместят, тогава общата амплитуда намалява.

С стационарния ефект на Джозефсън във верига, състояща се от два свръхпроводника, разделени от тънък оксиден слой ( ), преминава малък постоянен ток без загуба на напрежение в тунелния възел. Величината на тока зависи от фазовата разлика на вълните, образувани от синхронизираните електронни куперови двойки, т.е. за съотношението на плътността на носещия заряд в преходните граници. Уравнението за тока в преходната верига със стационарен ефект има формата;

, (6.6)

Припокриването на главните и филтрираните вълни определя стойността на общата амплитуда на плътността на носителите на заряд в контактните свръхпроводници. В този случай потенциалната разлика в тунелния възел е нула.

В случай на директен нестационарен ефект, в резултат на прилагане на постоянно напрежение към тунелния преход (повече от определено ниво), в кръстовището се генерират високочестотни колебания.

В противоположния нестационарен ефект, под действието на високочестотно електромагнитно поле, в кръстовището се генерира постоянна ЕМП, независимо от влиянието на външни дестабилизиращи фактори.

За ток в преходна верига с нестационарен ефект е вярно следното уравнение:

, (6.7)

Чрез завършване на несложни трансформации можете да получите следните математически връзки:

(6.8)

, , (6.9)

, (6.10)

където - квант на енергията; - цяло число; D е константата на Джозефсън.

С увеличаване на честотата на външното микровълново лъчение, напрежението в тунелния възел ще се променя на стъпки.

Фиг. 6.5 Зависимост на напрежението от Джоузефсън въз основа на честотата на външното поле.

Величината на генерираното постоянно напрежение може да бъде толкова ниска, колкото няколко миливолта, но когато голям брой съединения са свързани последователно, нивото на генерираното напрежение може да се измери вече в волтове. Устройства от този тип се използват например за създаване на стандартен ЕМП. Изходното напрежение на такъв стандарт не зависи от външни дестабилизиращи фактори и се определя от уравнението:

, (6.11)

където N е броят на преходите, свързани последователно.

Стационарният ефект на Джозефсън е основа за създаване на високочувствителен свръхпроводящ квантов интерферометричен сензор, така нареченият SQUID.

Фиг. 6.6 Структурна схема на основния конвертор SQUID.

Под действието на измереното магнитно поле настъпва промяна в общия ток през две паралелно свързани джобсонсови връзки, осъществявайки стационарен ефект. Величината на допълнителното фазово изместване между токовете в клоновете на веригата функционално зависи от измереното магнитно поле.

(6.12)

, (6.13)

, (6.14)

където - квант на магнитното поле.

Устройства от този тип се използват за регистриране на супер-слаби магнитни полета (десетки пъти по-слаби от магнитното поле на Земята).

Уравнението на IVC в опростена форма може да бъде представено от зависимостта на формата:

, (6.15)

Токът в измервателната верига е в рамките на 10 μA, а напрежението е в рамките на 100 μV (R е контактната устойчивост).

Използването на високотемпературни свръхпроводници в измервателните уреди ще позволи драстично да се подобрят метрологичните характеристики на измервателните уреди и да се откаже от необходимостта от периодично калибриране на измервателните уреди.

Ефектът на Джоузефсън е бил използван за създаване на комутационни и запаметяващи устройства.

Фиг. 6.7 Структурна схема на превключващо устройство, базирано на изпълнението на ефекта на Джоузефсън.

При протичане на ток във верига се създава магнитно поле, което контролира процеса на зареждане на тунела през Джоузефсън. Предимствата на устройствата, базирани на използването на ефекта на Джоузефсън, включват свръхвисока скорост, ниско енергийно разсейване, нестабилност на съхранението на информация:

, (6.16)

<== предишна статия | следващата статия ==>





Вижте също:

Концепцията за "меки измервания"

Методи за измерване с използване на резонансно взаимодействие на електромагнитното поле с веществото

Понятието "размита логика"

Примери за практическо използване на NMR

Електронен парамагнитен резонанс

Изкуствени невронни мрежи (INS)

Концепциите на класическата и квантовата системи

Проектиране и работа на сканиращ тунелен микроскоп

Използването на хаос в устройствата за обработка на информация

Физически характеристики на прехода от микро към наноустройства

Практическо приложение на ефекта на повърхностния плазмен резонанс

Използване на свойствата на корпускуларните частици в устройства за получаване на първична измервателна информация

Връщане към съдържанието: Съвременни фундаментални и приложни изследвания в приборостроенето

Видян: 3973

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