Квант потока

Постоянная интегрирования пь (1.7) должна быть целочисленной 0 1 2,. .. Это можно установить, рассмотрев переход к массивному сверхпроводящему кольцу, чго соответствует резкому увеличению критического тока контакта. Задача о нахождении стационарных состояний такого кольца аналогична задаче квантования электронных орбит в атоме водорода. В результате магнитный поток внутри кольца может принимать только дискретные значения, кратные кванту магнитного потока =h 2e = = 2,07 10" Вб. Эта величина употреблена нами в формулировке нестационарного эффекта Джозефсона (1.2) и формуле (1.7). Из последней видно, чго имеется ряд состояний с нулевой разностью фаз на контакте, а значит, без тока через него. Эти состояния различаются числом квантов потока через кольце. В пределах же одного периода по связь между фазой и магнитным потоком однозначна. Явление это получило название макроскопической квантовой интерференции, хотя здесь и трудно провести наглядную параллель, например с более привычной интерференцией волн на поверхности воды. Название это связано с тем, что первые эксперименты с парой джозефсоновских контактов в сверхпроводящем кольце математически хорошо описывались в терминах интерференции волн от двух когерентных источников [9]. Оно и породило термин сквид для измеряющего магнитное поле прибора в виде сверхпроводящего кольца с одним или двумя джозефсоновскими переходами. [c.11]

Рис. 2.50. Квантовый выход люминесцирующего красного красителя [136]. До тех пор, пока падающий лучистый поток с энергией 9о квантов пмеет длину волны ц короче, чем длина волны . полосы испускания, количество q квантов потока люминесценции пропорционально о, т. е. q/q = onst. Однако, когда ц попадает в полосу испускания, квантовый выход q/q быстро спадает до нуля.

Рис. З.а - Теоретические вольт-амперные характеристики ПТ-сквида для целого и полуцелого числа квантов потока в кольце / р - критический ток одного джозефсоновского контакта, б - Реальная вольт-амперная характеристика высокочувствительного ПТ-сквида [20]. в - Зависимость напряжения на ПТ>сквиде от приложенного магнитного потока при значениях рабочего тока, отмеченных штриховыми линиями на рис. а. Показан один цикл периодической зависимости с периодом г - Измеренные зависимости напряжения от поля при разных рабочих токах [20]

Этот результат определяет также минимальную величину потока, связанного с отдельной нитью. Иначе говоря, требование, чтобы с вихревой нитью был связан один квант потока Фо, как раз и соответствует максимальному расслоению системы на фазы. [c.266]

Чтобы увеличить динамический диапазон магнитометра, нужно несколько модифицировать цепь обратной связи. Часто предусматривают ряд диапазонов чувствительности, для которых полная шкала выходного индикатора соответствует потоку, равному 1, 10 и 100 Фо. В диапазоне 1Фо чувствительность прибора определяется разрешением, с которым может быть измерен ток в цепи обратной связи. Эта чувствительность обычно превосходит величину 10 Фо. Как правило, в электронную схему прибора вводят устройство, которое производит процедуру установки на нуль тока в цепи обратной связи, когда поток достигает величины, максимальной для данного диапазона чувствительности, например 1, 10 или 100 Фо. В результате на сквид подается полный поток с измерительной катушки, достаточный для того, чтобы индуцировать в кольце ток, больший критического, и вызвать проникновение кванта потока в кольцо при росте потока. На начальном этапе конструирования сквид-магнитометров большое значение придавали стабильности описанной процедуры, и для ее обеспечения схему установки на нуль делали относительно медленной (постоянная времени-порядка нескольких миллисекунд). В настоящее время благодаря [c.163]

В отсутствие внешнего магнитного поля он ведет себя просто как два параллельно соединенных джозефсоновских контакта ), так что вольт-амперная характеристика имеет вид (1.5), но с удвоенным критическим током (/кр =2/ кр). Наложение магнитного поля приводит к тому, что в кольце сквида наводится экранирующий ток, который на одном контакте складывается с внешним током /, а на другом — вычитается из него (рис. 3). В результате, как следует из анализа с использованием уравнений Джозефсона (1.1) и (1.2), эффективный критический ток сквида как целого оказывается периодически зависящим от внешнего магнитного поля. Критический ток максимален, когда кольцо сквида пронизывается магнитным потоком с целым числом квантов потока т.е. круговой ток в нем равен нулю, а минимален Лер при полуцелом числе квантов потока. Глубина модуляции магнитным полем растет с уменьшением величины i pLo (JLo - индуктивность кольца сквида), достигая половины Лер при [c.15]

Ранее упоминалось, что сквид сам по себе может обеспечить квантовый предел чувствительности / , а с трансформатором потока практически удобных размеров - до 70/ для малых сигналов и 1000/ для больших сигналов (порядка кванта потока) [48]. Включение такого сквида в магнитометр позволило получить порог чувствительности к магнитному полю 4 фТл/ /Тц. Работать на этом уровне шумов можно лишь в магнитно-экранированной комнате высокого качества [7]. [c.62]

Один из вариантов нам видится таким скрученные листы фольги могут быть переведены в сверхпроводящее состояние в очень малом магнитном поле, чтобы не захватить магнитный поток, а затем развернуты. Гипотетический монополь, пролетая сквозь такой лист, должен оставить в нем нарушение сверхпроводимости в виде нормальной области, заключающей два кванта потока 2 po (как на рис. 18), Появление таких магнитных следов монополя в течение длительной экспозиции можно зарегистрировать, периодически детектируя наличие нормальных областей в сверхпроводнике с помощью сквида, сканирующего поверхность листа. Наличие следов на двух параллельных листах позволит определить и направление пролета. Метод аналогичен регистрации частиц с помощью стопки фотопластинок. [c.180]

Величина Фо = /гс/2е = 2,07 10 Гс см называется флюксоном или квантом потока. Квантование потока наблюдается экспериментально. [c.306]

Рис. 6. fl - Зависимость магнитного потока внутри кольца сквида от приложенного внешнего потока. Стрелки показывают места скачков потока в сквиде при периодической модуляции внешнего потока в пределах Л Л. Заштрихованная площадь, деленная на индуктивность сквида, соответствует диссипации энергии в сквиде в течение одного периода модуляции, б - Зависимость напряжения на ВЧ-контуре сквида от амплитуды высокочастотного тока внешнего генератора при целом и полуцелом числе квантов потока в кольце сквида. в - Зависимость напряжения на ВЧ-контуре от магнитного потока в кольце сквида (с точностью до целого числа квантов при разных значениях тока ВЧ-генератора. г - То же, что и на рис. в, но для сквида в особом безгистеризисном режиме [24]. Обратите внимание на участки с очень высокой производной Э Г/Э( , сравните с рис. Зг для ПТ-сквида

Чувствительность ) сквида, выражаемая формулами (ЫО для ПТ-сквида и (1.4) для ВЧ-сквида, показывает, какое изменение электрического напряжения соответствует небольшому изменению магнитного потока АФ в сквиде. Однако эта величина ничего не говорит о том, каково минимальное значение АФ, которое может быть обнаружено сквидом, а именно оно определяет уровень измеримых магнитных сигналов, т.е. порог чувствительности. Принципиальные ограничения на измерение слабых сигналов накладывают собственные шумы сквида. Они порождаются флуктуациями тока в сверхпроводящем кольце из-за того, что по крайней мере часть времени джозефсоновский контакт находится в нормальном состоянии (сверхпроводящий же ток шумов не даег). Мерой шума является среднеквадратичный поток магнитного поля, вызываемый шумовыми токами в кольце сквида. Наибольшую роль играют шумовые токи, удовлетворяющие теореме Найквиста, т.е. их мощность пропорциональна полосе частот А/, в которой они наблюдаются. Поскольку мощность пропорциональна квадрату потока, среднеквадратичный шумовой поток Ршум пропорционален корню квадратному из полосы частот, на которых ведется измерение, и выражается в квантах потока, деленных на корень квадратный из полосы частот. У широко применяемого двухдырочного ВЧ-сквида (см. рис. 7), работающего на частоте 20 МГц, Ршум обычно около [c.34]

Здесь Я и ЯЬ суть радиусы витков, а - расстояние между центрами. Подавая ток в калибровочную петлю и подсчитывая количество квантов потока проникших в сквид (см. рис. Ъв и 6в) в режиме без обратной связи, получаем величину передачи трансформатором магнитного поля в сквид ДФскв/А внешн формулы (1Л9), (1.20). Аналогично измеряется величина Э внешн малых сигналов без обратной связи и для произвольных - с обратной связью. Пользуясь этой величиной, определяют магнитные шумы по шумовому сигналу на выходе электро ники сквида. [c.38]

Для фильтрации внешних помех существенно, чтобы магнитометр работал в режиме с обратной связью (см. 1.3). Спектры измеряемого сигнала и шумов часто различны, но сквид как широкополосный прибор принимает и те и другие, причем если помеха больше кванта потока, то слабый сигнал не удается вьщелить. Обратная связь линеаризует отклик прибора, поэтому сигнал может приниматься вместе с большой помехой, которая в дальнейшем убирается фильтрами (например, на частоте 50 Гц и на гармониках или на очень низких частотах). Обратная связь должна успевать отслеживать внешнее возмущение, т.е. обладать достаточным быстродействием. Хороший магнитометр позволяет без нарушения обратной связи регистрировать сигналы, меняющиеся со скоростью до 4 10" Тл/с на частоте до 6 кГц [49]. [c.65]

Многочисленные попытки обнаружить магнитный монополь не дали результата. Имея в виду саму природу монополя, представлялось естественным пытаться обнаружить его магнитными методами, в частности сквид-магнитометрами. Возобновление интереса к поискам магнитного монополя связано с предположениями А.Полякова (СССР) и Ж.т Хуфта (Голландия) о существовании так называемого сверхтяжелого монополя , обладающего массой 2-10 г, т.е. на много порядков большей, чем у обычных элементарных частиц, но имеющего такой же магнитный заряд, как и "монополь Дирака . Сверхтяжелый монополь слабо взаимодействует с веществом и может пролететь даже сквозь земной шар. Однако если магнитный монополь пролетит сквозь сверхпроводящее кольцо, в последнем наведется постоянный ток, соответствующий изменению магнитного потока в кольце на два кванта потока 2 po Это изменение может быть надежно зафиксировано сквидом. Такой эксперимент был проведен Б. Кабрерой (Стенфордский университет, США) [111], Постановка его сравнительно проста. Сквид-магнитометр с катушкой в четыре витка довольно большого размера (5 см в диаметре) помещался в сверхпроводящий экран с ничтожным остаточным полем (см. 3.2) для исключения любых магнитных помех. Прибор работал непрерывно в режиме ожидания пролета монополя, который должен изменить поток на восемь квантов потока (2<ро X 4 витка). Такое событие бьшо обнаружено после полу го да наблюдений. [c.180]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология