Явления в сверхпроводящем кольце

Сентябрь 2, 2022

Главная
Алгебра
Явления в сверхпроводящем кольце

Содержание

2. Вводные замечания Сверхпроводящее кольцо, в котором одна слабая связь. Обозначение: 2. Это главный элемент одноконтактного (или
3. Напряжение на слабой связи Напряжение (естественно, переменное) на слабой связи может появиться лишь при изменении магнитного
4. Напряжение на слабой связи Приравнивая (12.1) и (12.3) и интегрируя по времени, получим Еще раз напомню,
5. Полный поток, охваченный кольцом одноконтактного интерферометра При изменении внешнего потока Фе возникает экранирующий ток в кольце
6. Полный поток, охваченный кольцом одноконтактного интерферометра Подставим Iэ в (12.5) и учтем (12.4). Получим Здесь Фш=LIf
7. Полный поток, охваченный кольцом одноконтактного интерферометра При малых L⋅Ic (
8. Принцип работы ВЧ-СКВИДа Схема
9. Принцип работы ВЧ-СКВИДа Основной принцип работы ВЧ-СКВИДа (на примере гистерезисного) Пусть ток входной катушки равен нулю,
10. Принцип работы ВЧ-СКВИДа Увеличим ток I контура К, пропорционально увеличится и амплитуда Фе и соответственно Ф
11. Принцип работы ВЧ-СКВИДа
12. Принцип работы ВЧ-СКВИДа Для этого процесса потребуется энергия. Она будет забрана из контура К. Это эквивалентно
13. Принцип работы ВЧ-СКВИДа Если мы будем увеличивать ток от ВЧ-генератора, эти скачки будут только чаще (быстрее
14. Принцип работы ВЧ-СКВИДа
15. Принцип работы ВЧ-СКВИДа Опять остановка в росте Vo и т.д. Т.е. вид ВАХ (ВАХ СКВИДа и
16. Принцип работы ВЧ-СКВИДа Дадим теперь ток через входную катушку СКВИДа. Т.е. ФТ≠0. Сделаем ФТ=Фо/2. Ясно, что
17. Принцип работы ВЧ-СКВИДа Вид ВАХ
18. Принцип работы ВЧ-СКВИДа Дадим некоторый рабочий ВЧ ток накачки Iраб
19. Принцип работы ВЧ-СКВИДа «Треугольная» зависимость выходного напряжения Vo колебательного контура от входного потока ФТ СКВИДа
20. ВЧ-СКВИД в безгистерезисном режиме Идея: вид Vo(I) отличается от рассмотренного для гистерезисного СКВИДа. Показано, что:
22. Скачать презентацию

Слайд 2

Вводные замечания
Сверхпроводящее кольцо, в котором одна слабая связь.
Обозначение:
2. Это главный элемент

одноконтактного (или ВЧ) СКВИДа.
3. На таком кольце не возникает постоянного напряжения V, т.к. слабая связь всегда закорочена кольцом.
4. Но такое кольцо реагирует на переменный внешний сигнал

Слайд 3

Напряжение на слабой связи
Напряжение (естественно, переменное) на слабой связи может появиться

лишь при изменении магнитного потока через кольцо:

Но если на слабой связи есть напряжение, значит через нее течет ток. И выполнено Джозефсоновское соотношение

Слайд 4

Напряжение на слабой связи
Приравнивая (12.1) и (12.3) и интегрируя по времени,

получим

Еще раз напомню, что здесь Ф – полный поток через кольцо.
Из (12.4) видно, что, например, при Ф=Ф0/4 величина ϕ=π/2 и ток через переход
j=jcsinϕ=jc

Слайд 5

Полный поток, охваченный кольцом одноконтактного интерферометра
При изменении внешнего потока Фе возникает

экранирующий ток в кольце Iэ. Поэтому при L≠0 имеется поток LIэ (с=1), возникающий из-за индуктивности кольца.
Ф=Фе - LIэ (12.5)
Фе=ВS, B-индукция (внешняя) поля, S-площадь кольца.
Например, Ф=0 может быть при Фе≠0 (эффект Мейснера-Оксенфельда)
Но этот ток Iэ проходит и через слабую связь. А мы знаем, что тогда он состоит из следующих компонент:
Iэ = Icsinϕ + V/R + CdV/dt + If (12.6)

Слайд 6

Полный поток, охваченный кольцом одноконтактного интерферометра
Подставим Iэ в (12.5) и учтем

(12.4). Получим

Здесь Фш=LIf – шумовой поток, L – индуктивность кольца, C – емкость перехода,
R – сопротивление перехода в N-состоянии.
В квазистатическом приближении dФ/dt=d2Ф/dt2=0. И считаем Фш=0. Тогда и остается (12.7) без дополнительных членов

Слайд 7

Полный поток, охваченный кольцом одноконтактного интерферометра
При малых L⋅Ic (<Фо/2) зависимость Ф(Фе)

будет иметь вид

Слайд 8

Принцип работы ВЧ-СКВИДа
Схема

Слайд 9

Принцип работы ВЧ-СКВИДа
Основной принцип работы ВЧ-СКВИДа (на примере гистерезисного)
Пусть ток входной

катушки равен нулю, т.е. ФТ=0

Слайд 10

Принцип работы ВЧ-СКВИДа
Увеличим ток I контура К, пропорционально увеличится и амплитуда

Фе и соответственно Ф и Vo. Т.е. мы имеем примерно линейную зависимость сигнала Vo от I.
Но так будет только до тех пор, пока увеличение тока I не приведет тому, что поток Фе достигнет критической величины потока Фес. При этом:
IL=Фес/М, I=Фес/МQ
, где М-коэффициент взаимоиндукции, Q-добротность контура. В этот момент произойдет скачок полного потока. На графике Ф(Фе) изображающая точка опишет петлю гистерезиса, выделится тепло, пропорциональное площади петли

Слайд 11

Принцип работы ВЧ-СКВИДа

Слайд 12

Принцип работы ВЧ-СКВИДа
Для этого процесса потребуется энергия. Она будет забрана из

контура К. Это эквивалентно внесению в контур К доп. сопротивления (потерь). Контур выходит из резонанса, ток IL в нем резко уменьшается (и Фе уже не достигает Фес). И снова копится энергия. Ток достигает нужного значения, опять Фе=Фес, опять удар и т.д

Слайд 13

Принцип работы ВЧ-СКВИДа
Если мы будем увеличивать ток от ВЧ-генератора, эти скачки

будут только чаще (быстрее будет копиться энергия), но Vo=Vo1=Const с ростом тока I. До каких пор? Пока энергия не будет успевать накапливаться за один период. После этого начнется дальнейший рост Vo от I

Слайд 14

Принцип работы ВЧ-СКВИДа

Слайд 15

Принцип работы ВЧ-СКВИДа
Опять остановка в росте Vo и т.д. Т.е. вид

ВАХ (ВАХ СКВИДа и есть эта зависимость Vo от тока генератора I):

Слайд 16

Принцип работы ВЧ-СКВИДа
Дадим теперь ток через входную катушку СКВИДа. Т.е. ФТ≠0.

Сделаем ФТ=Фо/2. Ясно, что теперь Фес будет достигнуто раньше, при IL=(Фес-Фо/2)/М, т.е. плато начнется при Vo=Vo2

Слайд 17

Принцип работы ВЧ-СКВИДа
Вид ВАХ

Слайд 18

Принцип работы ВЧ-СКВИДа
Дадим некоторый рабочий ВЧ ток накачки Iраб

Слайд 19

Принцип работы ВЧ-СКВИДа
«Треугольная» зависимость выходного напряжения Vo колебательного контура от входного

потока ФТ СКВИДа

Слайд 20

ВЧ-СКВИД в безгистерезисном режиме
Идея: вид Vo(I) отличается от рассмотренного для гистерезисного

СКВИДа. Показано, что:

Явления в сверхпроводящем кольце

Содержание

Вводные замечанияСверхпроводящее кольцо, в котором одна слабая связь.Обозначение:2. Это главный элемент

Напряжение на слабой связиНапряжение (естественно, переменное) на слабой связи может появиться

Напряжение на слабой связиПриравнивая (12.1) и (12.3) и интегрируя по времени,

Полный поток, охваченный кольцом одноконтактного интерферометраПри изменении внешнего потока Фе возникает

Полный поток, охваченный кольцом одноконтактного интерферометраПодставим Iэ в (12.5) и учтем

Полный поток, охваченный кольцом одноконтактного интерферометраПри малых L⋅Ic (<Фо/2) зависимость Ф(Фе)

Принцип работы ВЧ-СКВИДаСхема

Принцип работы ВЧ-СКВИДаОсновной принцип работы ВЧ-СКВИДа (на примере гистерезисного)Пусть ток входной

Принцип работы ВЧ-СКВИДаУвеличим ток I контура К, пропорционально увеличится и амплитуда

Принцип работы ВЧ-СКВИДа

Принцип работы ВЧ-СКВИДаДля этого процесса потребуется энергия. Она будет забрана из

Принцип работы ВЧ-СКВИДаЕсли мы будем увеличивать ток от ВЧ-генератора, эти скачки

Принцип работы ВЧ-СКВИДа

Принцип работы ВЧ-СКВИДаОпять остановка в росте Vo и т.д. Т.е. вид

Принцип работы ВЧ-СКВИДаДадим теперь ток через входную катушку СКВИДа. Т.е. ФТ≠0.

Принцип работы ВЧ-СКВИДаВид ВАХ

Принцип работы ВЧ-СКВИДаДадим некоторый рабочий ВЧ ток накачки Iраб

Принцип работы ВЧ-СКВИДа«Треугольная» зависимость выходного напряжения Vo колебательного контура от входного

ВЧ-СКВИД в безгистерезисном режимеИдея: вид Vo(I) отличается от рассмотренного для гистерезисного

Похожие презентации

Вводные замечания
Сверхпроводящее кольцо, в котором одна слабая связь.
Обозначение:
2. Это главный элемент

Напряжение на слабой связи
Напряжение (естественно, переменное) на слабой связи может появиться

Напряжение на слабой связи
Приравнивая (12.1) и (12.3) и интегрируя по времени,

Полный поток, охваченный кольцом одноконтактного интерферометра
При изменении внешнего потока Фе возникает

Полный поток, охваченный кольцом одноконтактного интерферометра
Подставим Iэ в (12.5) и учтем

Полный поток, охваченный кольцом одноконтактного интерферометра
При малых L⋅Ic (<Фо/2) зависимость Ф(Фе)

Принцип работы ВЧ-СКВИДа
Схема

Принцип работы ВЧ-СКВИДа
Основной принцип работы ВЧ-СКВИДа (на примере гистерезисного)
Пусть ток входной

Принцип работы ВЧ-СКВИДа
Увеличим ток I контура К, пропорционально увеличится и амплитуда

Принцип работы ВЧ-СКВИДа
Для этого процесса потребуется энергия. Она будет забрана из

Принцип работы ВЧ-СКВИДа
Если мы будем увеличивать ток от ВЧ-генератора, эти скачки

Принцип работы ВЧ-СКВИДа
Опять остановка в росте Vo и т.д. Т.е. вид

Принцип работы ВЧ-СКВИДа
Дадим теперь ток через входную катушку СКВИДа. Т.е. ФТ≠0.

Принцип работы ВЧ-СКВИДа
Вид ВАХ

Принцип работы ВЧ-СКВИДа
Дадим некоторый рабочий ВЧ ток накачки Iраб

Принцип работы ВЧ-СКВИДа
«Треугольная» зависимость выходного напряжения Vo колебательного контура от входного

ВЧ-СКВИД в безгистерезисном режиме
Идея: вид Vo(I) отличается от рассмотренного для гистерезисного