border=0

Josephson effekt

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>

Yn 'e ôfrûne tsientallen jierren binne nije fysiële effekten dy't genôch troch de natuerkundigen studearre binne begon te brûken foar normen te bouwen: de quantum Josephson-effekt, de quantum-hals-effekt, de Meissner-effekt, de Mössbauer-effekt en oaren. effekten fan Josephson en Hall.

Yn 1932 sette Meisner en Holm as resultaat fan in stúdzje fan 'e konduktiviteit fan in dûnse isolearjende ljocht tusken twa supraleiders fêstige de oanwêzichheid fan in tunnel eftergrûn (it ferset fan in dûns isolearjende ljocht fermindert). Yn 1962 ûndersocht Brian Josephson (yn opdracht fan Andersen) teoretysk it ferskynsel fan tunneling yn superconductors, wylst de basis formulas krige en in tal effekten praten. By it beskriuwen fan dizze ferskynsel wurdt it begryp "e-liquid" brûkt. Dit is in quantum-konsept, de amplitude fan 'e perturbaasjewelle yn sa'n floeing is ôfhinklik fan' e tichtens fan elektroanen. De oanwêzigens fan 'e faze ferskynsel fan' e weagen liedt ta har ynterferinsje. As de fazes fan 'e wellen lykweardich binne, dan wurde har amplituden gearfette, en as de fazen ferhelle wurde, wurdt de folsleine amplitude fermindere.

Mei de stasjonele Josephson-effekt yn in ketting besteande út twa supermonduktors, skieden troch in dûnkere oksjitter ( ), passe in lyts streekrjocht sûnder ferlies fan spanning by de tunnelknip. De magnitude fan de aktuele hinget hinget ôf fan 'e faze ferskynsel fan' e weagen dy't makke binne troch syngronisearre elektryske Cooper-pearen, d. op it ferhâlding fan ladingstringsdichten by de transysjegongen. De ekgleiching foar de hjoeddeiske yn 'e transysje-skeakel mei in stasjonele effekt hat de foarm;

. (6.6)

De oerlap fan 'e haad- en filterswellen bepaalt de wearde fan' e totale amplitude fan de tichteens fan ladingstransporters yn 'e kontaktearjende superkonduktors. Yn dit gefal is it potensjele ferskil yn 'e tunnelkniping nul.

Yn it gefal fan in direkte net-stasjonêre effekt, as gefolch fan tapassing fan in konstante spanning nei de tunnelknip (mear as in bepaald nivo), wurde heechfrekwike oscillaasjes yn 'e junction generearre.

Yn it gefal fan 'e omkearende netstatintêre effekt wurdt in konstante EMF ûntstien by de krúspunt ûnder de aksje fan in elektrymagnetysk hichtepunt , ûnôfhinklik fan' e ynfloed fan eksterne destabilisearjende faktoaren.

Foar in aktueel yn in transysje-skeakel mei in net-stasjonale effekt is de folgjende lykweardigens wier:

. (6.7)

Troch it meitsjen fan net-komplekse transformaasje kinne jo de folgjende wiskundige relaasjes krije:

(6.8)

, , (6.9)

, (6.10)

wêr - kwantum fan enerzjy; - integer; D is de Josephson konstant.

Mei in tanimming fan de frekwinsje fan eksterne mikrofoave-radiation sil de spanning yn 'e tunnelknip feroarje yn stappen.

Fig. 6.5 Spanningsôfhinklikheid oer de junction fan Josephson op 'e frekwinsje fan it eksterne fjild.

De magnitude fan de generearre DC-spanning kin sa leech as in pear millivolts wêze, mar as in grut tal kontakten yn rige ferbûn binne, kin it nivo fan de generearre spanning al yn voltten wurde bepaald. Gerjinnen fan dit type wurde brûkt om bygelyks in standert EMF te meitsjen. De útfierspanning fan sa'n standert hinget net fan eksterne destabilisearjende faktoaren en wurdt bepaald troch de lykweardigens:

, (6.11)

wêr't N it oantal transysjes yn súkses binne.

De stasjonele Josephson-effekt is de basis foar it oanmeitsjen fan in heul sensitive supraleare kwantum ynterferometryske sensor, de saneamde SQUID.

Fig. 6.6 Block diagram fan de primêre konverter SQUID.

Under de aksje fan it gemysk magnetysk fjild komt in feroaring yn 'e totale stream troch twa parallel-ferbûne Josephson-junctions, útfiering fan in stasjonele effekt. De gruttigens fan 'e ekstra fazeversching tusken de stringen yn' e tûken fan 'e skieding hinget funksjonal ôf fan it gemysk magnetysk fjild.

(6.12)

, (6.13)

, (6.14)

wêr - quantum magnetysk fjild.

Gerjings fan dit type wurde brûkt om super-swakke magnetyske fjilden te registeren (tsientallen kear swakke as it magnetyske fjild fan 'e ierde).

De ekwizing fan de IVC yn in ienfâldige foarm kin fertsjintwurdige wurde troch de ôfhinging fan it foarm:

. (6.15)

De aktuele yn 'e mjitkirkulaasje is binnen 10 μA, en de spanning is binnen 100 μV (R is it kontaktwet).

It gebrûk fan hege temperatuer-supraleiders yn mjittingen sille de metrologyske skaaimerken fan mjittingen ferminderich ferbetterje en de needsaak wêze om periodike kalibraasje fan mjittingen te fieren.

It Josephson-effekt is brûkt om skeakeljen en opslachapparaten te meitsjen.

Fig. 6.7 It blokdiagramm fan in skeppende apparaat basearre op it útfieren fan de Josephson-effekt.

As in aktive streamt yn in skeakel, wurdt in magnetysk fjild ûntstean dy't de lading-tunnelingproses kontrolearret troch de juny fan Josephson. De foardielen fan apparaten dy't basearre binne op it gebrûk fan it Josephson-effekt binne ekstra hegere snelheid, lege enerzjydissipaasje, net-volatiliteit fan ynformaasje opslach:

. (6.16)

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>





Sjoch ek:

Carbon nanotubes

Ynlieding

Prinsipes fan it bouwen fan biosensors

Elektron-diffraasje-metoade

Basisûnderwiis fan geometryske optika

Untwerp en wurking fan in scan-tunneling mikroskoop

Fysike fundamentals fan 'e r-rayanalyse-metoaden

Scannen magnetyske mikroskoopen basearre op SQUID-ynterferometers

It begryp "fuzzy logic"

Effekten fan resonante ynteraksje fan in elektromagnetysk fjild mei in substansje

Algemiene eigenskippen fan 'e organisaasje en funksjonearjen fan sensoryske systemen fan libbene objekten

Werom nei ynhâldsopjefte: Moderne fûnemintele en tapastlike ûndersyk yn ynstruminten

Views: 4154

11.45.9.63 © edudocs.fun is net de auteur fan de materialen dy't ynbrocht binne. Mar leveret de mooglikheid fan fergees gebrûk. Is der in fertsjinwurdiging fan 'e autoriteit? Skriuw ús | Feedback .