ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Модель ферромагнитного металла из "Основы теории металлов " Но в данном случае речь идет не о магнитном потоке через отдельный контакт Hid, а о потоке через большую полость Ф = Н8 (S—площадь полости). Поскольку квант магнитного потока очень малая величина Ф, = 2-10 Э-см, то с помощью джозефсоновского интерферометра можно мерить поля вплоть до 10 Э (напомним, что магнитное поле Земли составляет 0,5Э). [c.482] Описанная схема сквида не является единственно возможной,-Есть и другие, иногда более удобные в конкретных случаях. [c.482] Одним из существенных вопросов при измерении столь малых, полей является защита от многочисленных помех, т. е. случайных полей, возникающих по самым разным причинам, в особенности в городах. Конечно, создание такой защиты весьма ограничило-бы применение сквидов. Однако на практике удалось обойтись без этого. Дело в том, что источники помех обычно удалены от исследуемого объекта, а поля от удаленных источников медленна меняются в пространстве. Разработаны схемы, которые регистрируют лишь градиент магнитного поля или даже его вторую производную. Хотя это несколько уменьшает чувствительность, но зато позволяет обходиться без защиты. [c.482] Необыкновенная чувствительность сквидов к магнитным полям дает возможность использовать их для создания сверхчувствительных гальванометров и вольтметров. При этом удается измерять переменные токи до 10 А и разности потенциалов вплоть до 10- В. [c.483] Способность замкнутых сверхпроводящих контуров удерживать незатухающий ток, а также возможность разрушения сверхпроводимости полем применяются для создания сверхпроводящих элементов памяти для компьютеров—криотронов. Некоторые из этих конструкций используют джозефсоновские элементы. При этом существенны два обстоятельства миниатюризация и быстродействие. Для миниатюризации применяются напыленные сверхпроводящие пленки. Наименьшая площадь контакта, полученная таким способом, составляет 10 см (торцевой контакт, см. рис. 22.18 а). Что касается быстродействия, то переключение туннельного контакта с джозефсоновского режима / / , У = 0 на одночастичный режим / / , V 2А/е осуществляется за время, меньшее 10 с. [c.483] Одной из главных проблем, которая встает на пути создания все более компактных микросхем, т. е. содержащих все большее число элементов в заданном объеме, является отвод тепла, выделяющегося внутри такой микросхемы при ее работе. Контакт с охлаждающей жидкостью или газом происходит только вдоль поверхности, и теплопроводность не в состоянии обеспечить эффективного отвода тепла из объема. А повышение температуры может привести к разрушению всей структуры. В этом смысле джозефсоновские элементы обладают существенным преимуществом, ибо тепловыделение при их переключении ничтожно. [c.483] До сих пор мы говорили об использовании эффекта Джозефсона на постоянном токе. Что касается переменного эффекта Джозефсона, то несмотря на существование многих идей на практике он еще применяется мало. Наиболее естественно было бы использовать джозефсоновские элементы для генерации электромагнитных колебаний с перестраиваемой частотой. Основная трудность-вывод волн за пределы контакта. Использование резонанса джозефсоновских волн с волнами Свихарта ( 22.6) позволило получить мощность излучения до 10 Вт с к.п.д. 2 %. Конечно, это очень мало, и в настоящее время существуют другие устройства, позволяющие получить значительно большую мощность на тех же частотах. [c.483] В заключение остановимся на разных способах приготовления джозефсоновских элементов. Мы уже говорили о двух видах туннельном контакте и мостике. В первом случае поверхность одного сверхпроводиика подвергается окислению или на нее напыляется слой нормального металла или полупроводника. После этого сверху напыляется пленка второго сверхпроводника. Один из вариантов туннельного контакта—торцевой, в котором переход осуществляется вдоль торца тонкой пленки (рис. 22.18а). [c.484] Что касается мостика, то его можно приготовить в виде пленки с сужением (рис. 22.8), либо в виде пленки переменной толщины. Еще один тип мостика—точечный контакт (рис. 22.186). [c.484] Наконец, использование в качестве барьера нормального металла или полупроводника дает возможность изготовить так называемые планарные элементы (рис. 22.18 в), в которых на подложку из полупроводника напыляется пленка из сверхпроводника с очень узкой щелью. При этом подложка служит барьером. В планарных элементах легче проконтролировать свойства материала барьера это может быть обычный массивный моно-кристаллический образец с определенным легированием (если речь идет о полупроводнике). [c.484] На первый взгляд такое заключение кажется парадоксальным. [c.485] Появление электрического поля обязательно приводит к не-стационарности, т. е. к зависимости величин от времени. Как уже отмечалось, нестационарные уравнения теории сверхпроводимости весьма сложны, даже в пределе медленных временных н пространственных изменений. Поэтому мы воспользуемся модельным уравнением (19.47) для окрестности Т . [c.485] Однако при этом мы встречаемся со следующей трудностью. Представим себе бесконечную сверхпроводящую проволочку. Ясно, что возникающее в ней электрическое поле должно быть в среднем однородным вдоль проволоки. Но в этом случае и должно быть в среднем однородным. В то же время входящий в уравнение (19.47) потенциал ф должен расти по абсолютному значению. [c.485] Такого же рода трудность встретилась нам в гл. XVIII, когда рассматривались сверхпроводники 2-го рода в магнитном поле. [c.485] Там было показано, что рост векторного потенциала компенсируется благодаря появлению вихрей. Они приводят к скачкам градиента фазы на линиях разреза, проходящих через центры вихрей (см. рис. 18.1). [c.486] Физическая интерпретация полученной картины иная, чем у магнитных вихрей. В определенных точках вдоль проводника происходит скачок временной производной фазы дx дt, т. е. скорости изменения фазы со временем. Этот процесс является периодическим. В течение большей части периода скорости изменения фазы с двух сторон отмеченных точек на проводнике одинаковы. Однако в определенные моменты фаза меняется более резко, причем по разному с двух сторон от этих точек, так что в результате возникает разница фаз, равная 2я. Поэтому такие точки называются центрами проскальзывания фазы ). Поскольку функция = ехр(1х) должна быть однозначной, то в самом центре в момент проскальзывания фазы = 0. [c.486] Однако в определенные моменты фаза меняется более резко, причем по разному с двух сторон от этих точек, так что в результате возникает разница фаз, равная 2я. Поэтому такие точки называются центрами проскальзывания фазы ). Поскольку функция = ехр(1х) должна быть однозначной, то в самом центре в момент проскальзывания фазы = 0. [c.487] Однако в определенные моменты фаза меняется более резко, причем по разному с двух сторон от этих точек, так что в результате возникает разница фаз, равная 2я. Поэтому такие точки называются центрами проскальзывания фазы ). Поскольку функция = ехр(1х) должна быть однозначной, то в самом центре в момент проскальзывания фазы = 0. [c.487] Однако в определенные моменты фаза меняется более резко, причем по разному с двух сторон от этих точек, так что в результате возникает разница фаз, равная 2я. Поэтому такие точки называются центрами проскальзывания фазы ). Поскольку функция = ехр(1х) должна быть однозначной, то в самом центре в момент проскальзывания фазы = 0. [c.487] Согласно (22.95) в массивном сверхпроводнике т) = 0. Однако, так же как и магнитное поле, эта величина не может обратиться в нуль скачком и имеет конечную глубину проникновения. [c.488] Вернуться к основной статье