两种测试高温超导薄膜微波表面电阻方法的讨论

介绍两种工作在12GHz附近的高温超导薄膜微波表面电阻Rs测试系统,并分析各自的特点.同时简介电子科技大学在提高Rs测试精度上所作的一些改进.     

Rs测试标准的探讨

本文在目前国际上正在制订的高温超导薄膜微波表面电阻Rs标准测量方案的基础上,介绍了国内正在研制的测试方法和系统.该系统采用低损耗高介电常数的兰宝石构成工作在TE011δ谐振模式的介质谐振器,在原有研究基础上利用电磁场仿真,改变了输入和输出耦合方式,在77K时,利用它对单片高温超导薄膜Rs进行测试,提高了整个测试系统的品质因素,可成功地用于10×10mm2,10×15mm2和Φ51mm等多种规格样片的测试.整个测试系统体积小,操作方便,且所需实验条件简单,测试灵敏度高,重复性好,对高温超导薄膜无损伤.     

高温超导膜微波表面电阻Rs对微波滤波器插入损耗的贡献

利用微波电路仿真软件，分析高温超导膜微波表面电阻Rs对各种频率、各种级数的滤波器插入损耗的影响.结果给出:对于级数较少、频率较低的滤波器，使用Rs较高的薄膜或厚膜就可以得到很低的插入损耗;对于频率较高(高于6GHz),或极数较多（超过8极）的滤波器，就必须采用高质量的高温超导薄膜（Rs<1mΩ）. 关键词： 高温超导膜 微波滤波器 微波表面电阻 插入损耗     

双介质谐振器法测量超导薄膜的表面电阻

介绍了清华大学物理系研制的一个测量高温超导薄膜微波表面电阻的系统,展示了测量的原理和过程.本系统是按照目前国际上高温超导薄膜的微波表面电阻的测量标准方案(ICE/TC90)选定的 TE011- TE013双介质谐振器法来对超导薄膜进行测量.介质谐振器谐振的中心频率约为11.96 GHz,具有很高的准确性和灵敏度.在液氮(77 K)温度下,用物理所提供的两片YBCO薄膜测量,TE011和TE013模式的无载Q值分别达到5.57×10 5和1.51×10 6, 就我们所知,这是国内所报道的最高Q值.其Rs(77 K,10 GHz)平均值为263微欧.因此,本系统可以较为准确地测量表面电阻很小(300微欧以下)的高温超导薄膜.     

超导薄膜表面电阻测量新方法

本文报导一种测量高温超导薄膜微波表面电阻的新方法和测试装置.通过对加载两个不同蓝宝石的同一谐振腔进行测试,可以得到测试样品以外所有其它损耗对应的Q值.根据电磁场分布计算出谐振腔的结构参数G.用网络分析仪测量出谐振腔的无载Q值,便可计算出超导薄膜的微波表面电阻Rs.测量过程中既不会损伤超导薄膜样品,同时可以实现单片超导薄膜表面电阻的绝对测量,不需要校准件,测量简便可靠,精度高.     

高温超导薄膜微波表面电阻测量标准理论精度修正

高温超导薄膜的表面电阻Rs作为应用超导器件设计和性能衡量的一个重要参数,对超导无源微波元件的设计和开发有很重要意义.准确测量超导薄膜的表面电阻Rs也就非常重要.国际通用的标准测量方案中的理论模型公式是基于高温超导膜无限大的基础上的.考虑到实际超导薄膜的总是有限大的情况,我们从理论上进行了精度分析,在此基础上对此理论模型公式进行了修正,求出基于超导膜有限大时的Rs的表达式,并对两种情况进行了一定的比较.     

高温超导微波限幅器的研制

与常规材料相比,高温超导薄膜(即HTSC)的表面电阻极低,在微波频段下,其微波表面电阻要比常规材料小两个数量级以上,并能实现高达106～107A/cm2的电流密度.本项目选用10×15×0.44mm3双抛LaAlO3衬底上外延生长的钇系高温超导薄膜的YBa2Cu3O7(YBCO),利用临界电流密度的特性,设计并制作了高温超导微波限幅器,其工作温度在90K以下,77K时设计指标为:f:9.4～9.6GHz,插入损耗L≤0.4dB,门槛电平:10dBm,驻波比≤1.5.     

高温超导薄膜无源微波器件的应用

高温超导薄膜在微波器件中的应用,与常规导体相比可以减小器件的体积,重量,功率消耗和插入损耗,并且可以在液氮沸点附近工作,接近于卫星的环境温度100K,微波器件是在几个平方厘米的高温超导薄膜上制备的。这些薄膜必须要有最高的超导性能,如临界温度,临界电流密度以及微波表面电阻,因此高温度超导薄膜的应用受到制备大面积,高质量薄膜的限制,美国高温超导空间实验在1999年5月已经获得成功,使高温超导薄膜在微波器件中的应用成为现实。     

关于YBCO/MgO超导薄膜电阻转变和微波性质的研究

利用标准的四引线方法研究了磁场平行和垂直于YBCO/MgO超导薄膜表面时的电阻转变.另外,本文采用微带谐振技术研究了该超导薄膜的微波性质.我们获得了该超导薄膜在绝对零度时的穿透深度λ0=280 nm,并且计算出了该超导薄膜的表面电阻,结果显示在60 K,7.78 GHz时Rs=78.2μΩ;在76 K,7.77 GHz时Rs=179.8 μΩ.     

介质谐振器法测量超导微波表面电阻

高温超导薄材料在微波器件中应用的出发点主要是利用它在临界温度下极低的表面电阻。因此要对超导器件性能作出准确的评估,必须精确测量超导薄膜的微波表面电阻。本文提出了利用蓝宝石介质圆柱的ＴＥ０１１谐振模式来测量超导微波表面电阻的一种方法。设计并制作了工作于１８．９ＧＨｚ和１７．６ＧＨｚ的两种高Ｑ值谐振器。其在测试中表现出了相当高的灵敏度。同时具有不损坏被测薄膜,安装调试简单方便,可重复性好的优点,可用于     

大学一年级物理实验教学的对策

分析了中学物理实验教学现状,指出大学与中学物理实验教学衔接存在的问题,根据现代教育理论,提出了大学一年级物理实验教学的对策。     

自制动量矩守恒演示仪

本文介绍了一种自制的动量矩守恒演示仪，该仪器具有小巧、美观、灵活、稳定、方便等特点。     

用分光计测棱镜折射率的不确定度评定

本文根据国内不确定度概念在物理实验中的简化作法，对用分光计测棱镜折射率实验进行了不确定度的分析。     

力学量算符的本征函数的计算

给出一种利用升或降算符力学量算符本征函数一般表达形式的方法，这种方法比其它方法简单得多。     

落球法测液体的粘滞系数小球收尾速度的研究

从理论上推导了在液面下的小球何时达到收尾速度公式，并给出一组实验数据，得出小球从液面自由下落时很快能达到收尾速度的结论。     

钨酸锌激光晶体的光谱测量

用基质晶片作参比,测量了Cu+、Er3+等离子激活的钨酸锌晶体的光谱,并进行了分析讨论,发现激活离子与基质晶格之间存在能量传递过程.晶体在可见光区有比较强的荧光.     

固定化光合细菌包埋颗粒内底物传输特性

本文分析了在不同操作条件下固定化光合细菌包埋颗粒内的底物传输特性,得到入射光照强度、培养温度和培养基pH值等操作参数对包埋颗粒内底物传输Thiele模数、内扩散有效因子的影响.分析发现Thiele模数随实验参数变化呈先增加后下降变化趋势,内扩散有效因子则呈相反的变化趋势,表明了当操作条件越适于光合细菌生长代谢,内扩散速率对包埋颗粒内底物消耗的限制性影响越明显.较低的Thiele模数表明包埋颗粒内底物消耗主要为反应控制过程.     

溶液折射率公式的一种验证方法

给出了通过阿贝折射仪测溶液折射率和百分比浓度来验证其折射率公式的一种方法。     

晶柱粘连对CsI:Na转换屏分辨特性的影响

本文用MonteCarlo方法研究了CsI:Na转换屏中晶柱之间的粘连对其空间分辨特性的影响,给出了不同粘连程度下可见光在转换屏中的点扩展函数及相应的MTF曲线.通过几种不同粘连系数下模拟结果的比较可见,要获得一个高分辨的转换屏应尽可能减小晶柱之间的粘连.对于一个实际的转换屏其粘连系数至少应在40%以下,最好控制在20%以内.     

热功当量实验中水的终温修正的研究

本文通过对量热器中水的传热过程的理论分析和实验比较,证明应该用牛顿冷却定律修正量热器中水的终温。