Самолетни двигатели Административно право Административно право на Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог“ Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидравлични системи и хидромашини История на Украйна Културология Културология Логика Маркетинг Машиностроене Медицинска психология Метали и заваръчни инструменти Метали и метали икономика Описателни 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 Социална психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория теорията на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерно производство Физика физични явления Философски хладилни агрегати 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 VKontakte Odnoklassniki My World Facebook LiveJournal Instagram
border=0

Физични принципи на SQUID - микроскопия

<== предишна статия | следваща статия ==>

Чувствителният към калмарите елемент е пръстен от свръхпроводящ материал, съдържащ едно или две кръстовища на Джоузефсон. Възможността за регистриране на магнитни полета с такова устройство се основава на факта, че токът, протичащ в пръстена, зависи от магнитния поток през този затворен контур. Първите свръхпроводящи магнитометри са създадени няколко години след откриването на ефекта на Джоузефсон, в момента максималната чувствителност на калмарите надвишава 10 -14 T / Hz 1/2 .

В магнитен микроскоп пробата се сканира от близко разположен калмар, докато компютърът регистрира сигнала от калмара в зависимост от неговото положение спрямо пробата.

Фиг. 6.8 Принцип на работа на SQUID

Има два типа SQUID: SQUID с постоянен ток (двуконтактен SQUID) и високочестотен SQUID (едноконтактен SQUID). DC SQUID е изобретен през 1964 г. от физиците Робърт Яклевич, Джон Дж. Ламбе, Джеймс Мерсо и Арнолд Силвър. Те, заедно с Джеймс Едуард Цимерман, изобретяват SQUID на променлив ток.

SQUID на постоянен ток. Най-простият квантов магнитометър - SQUID е свръхпроводящ пръстен с два контакта на тунел Джоузефсон. В определен смисъл това е аналог на оптичния ефект с интерференция от две процепи, само че тук не се намесват светлинни вълни, а два Джоузефсонови тока. От съществено значение за разбирането на работата на SQUID е наличието на вълнови свойства на електрона. В SQUID електронната вълна е разделена на две, всяка от които преминава свой собствен тунелен контакт, след което и двете се събират. При липса на външно поле и двата клона ще бъдат еквивалентни и двата вълни ще пристигнат без фазова разлика. Но при наличието на магнитно поле, във веригата ще се индуцира циркулиращ свръхпроводящ ток. Този ток в един от контактите ще бъде изваден от постоянния външен ток, а във втория ще се сумира. Сега двата клона ще имат различни токове, ще се появи фазова разлика между контактите на тунела. Електронните вълни, преминали през контактите и свързани, ще се намесват, интерференцията ще се прояви като зависимост на критичния SQUID ток от прилаганото външно магнитно поле. Постепенният характер на зависимостта ви позволява да усетите индивидуалните кванти на потока. Стъпканата форма на зависимостта възниква поради наличието на условие за фазова промяна на електронната вълна в кръстовището на Джоузефсон с 2πn, където n е цяло число.

Най-стабилното свръхпроводящо състояние на пръстена по отношение на външния ток ще бъде в случаите, когато общият магнитен поток през интерферометъра ще бъде равен на цяло число от кванта на потока. Напротив, случаят, когато общият поток е равен на полу-цяло число на потока кванти, съответства на нестабилно свръхпроводящо състояние: достатъчно е да приложите незначителен ток към интерферометъра, така че той да премине в резистивно състояние, така че волтметърът да открие напрежението на интерферометъра.

SQUID на променлив ток . Работата на SQUID на променлив ток се основава на нестационарния Джозефсонов ефект и използва само един контакт на Джоузефсън. Той е по-малко чувствителен от DC SQUID, но по-евтин и по-лесен за производство в малки количества. Значителна част от основните измервания на ултрамалките сигнали са направени с помощта на SQUIDs с променлив ток.

Основната употреба на SQUID е за измерване на слаби магнитни полета. Целият спектър на нейните приложения се основава на това свойство на SQUID:

· Magnetoencephalography;

· Магнитогастрография;

· Мониторинг на магнитни маркери;

· Проучване на сърцето в медицината;

· Ядрено-магнитен резонанс в инженерството, в геоложките проучвания.

Съществуват и съображения относно използването на SQUIDs в квантов компютър като кубити, които се създават от нано амперни токове или магнитни наноразмерни частици.

Първите версии на магнитни микроскопи използват калмари, базирани на традиционните, нискотемпературни, свръхпроводници. Те са работили при температура на течен хелий и са били предназначени за изследване на проби също при ниска температура. Необходимостта от поддържане на калмари при температура на хелий възпрепятства широкото използване на микроскопи на калмари. Потребителите на такива микроскопи изпитваха значителни затруднения при подравняването и позиционирането на калмарите спрямо пробата, както и при зареждането и повторното зареждане на проби. Замяната на нискотемпературни калмари с калмари на базата на високотемпературни свръхпроводници направи възможно устройството да работи при азотни температури, значително разшири обхвата на проучванията и стимулира търговската употреба на калмари.

Друга стъпка към търговското използване на калмарни микроскопи беше направена, когато се появиха варианти на тези устройства, в които пробата може да бъде при стайна температура. В тях обемът на вакуума с охладен калмар се отделя от пробата с тънък прозорец от немагнитен материал, например сапфир; постижима пространствена разделителна способност - около 10 микрона.

Най-модерното по рода си устройство на базата на високотемпературни калмари е американският магнитен микроскоп CryoTiger. DC Squid е направен от YBaCuO, площта му е 1,2 x 10 -9 m2 , чувствителността на полето е 17,5 pT / Hz 1/2 . Сканиращата система ви позволява да местите калмарите спрямо тестовата проба със скорост 0,5 - 1 mm / s върху сканиращата площ от 5 x 5 mm 2 . Предимствата на микроскопа са малки размери, успешен дизайн и дълъг експлоатационен живот (500 хиляди часа).

Този микроскоп се показа добре при изучаването на вихрови токове в метални слоеве, късо съединение между контактни проводници в комплект с интегрална схема в корпус, равномерност на намагнитване на филми от магнитни материали и др. Сега Neocera Inc. пуска на пазара своята комерсиална версия. Трябва да се отбележи, че Русия също е разработила своя собствена версия на микроскоп за калмари.

<== предишна статия | следваща статия ==>





Прочетете също:

Свойства и приложна стойност на наноматериалите

Физическа основа на методите за рентгенов анализ

Тунелна микроскопия

Теория на хаоса

Изкуствени невронни мрежи (ANNs)

Приложение на методите на сонда микроскопия за аналитични измервания

Устройството и принципът на работа на биологичен неврон

Повърхностен плазмонен резонансен ефект

Практическо изпълнение на електронна микроскопия

Сензори и микроакуатори, базирани на MEMS технологията

Обратно към съдържанието: Съвременни фундаментални и приложни изследвания в инструменталната техника

Преглеждания: 3147

11.45.9.161 © ailback.ru Той не е автор на публикуваните материали. Но предоставя възможност за безплатно използване. Има ли нарушение на авторски права? Пишете ни | Обратна връзка .