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。     

微波近场显微镜及其在超导薄膜和衬底材料特性无损检测上的应用

高温超导薄膜的微波性能受制备工艺和衬底材料性能的影响,常常出现空间不均匀分布,因此,无损检测大面积超导薄膜及衬底材料的微波性能,研究影响局域微波性能的因素,是高温超导微波器件应用研究中的一个重要方面．我们设计和制造了一套同轴谐振腔型微波近场扫描显微镜,利用该显微镜研究了金属薄膜样品微波表面电阻和介质材料的介电常数的空间分布,给出了其空间分辨率并分析了影响空间分辨率的因素．利用这套微波近场扫描显微镜,对大面积ＬａＡｌＯ３单晶衬底材料介电常数的空间分布进行了测量,并分析了其测量精度．最后,利用这套微波近场扫描显微镜,研究了ＹＢａＣｕＯ薄膜平面微波器件的微波表面电阻的分布情况,对影响其局域微波性能的因素做了初步分析     

YBa2Cu3O7-δ薄膜微结构的同步辐射三维倒空间扫描研究

高温超导薄膜因其微波表面电阻低,可用于尖端高温超导微波器件的制作.然而由于高温超导材料特殊的二维超导机制和极短的超导相干长度,高温超导材料的微波表面电阻对微结构特别敏感.为了探究高温超导材料微结构和微波电阻的联系,采用脉冲激光沉积(PLD)技术在(001)取向的MgO单晶衬底上生长了不同厚度的YBa₂Cu₃O_7-δ(YBCO)薄膜.电学测量发现不同厚度的样品超导转变温度、常温电阻差别不大,但超导态的微波表面电阻差异很大.同步辐射三维倒空间扫描(3D-RSM)技术对YBCO薄膜微结构的表征表明:CuO₂面平行于表面晶粒(c晶)的多寡、晶粒取向的一致性是造成超导态微波表面电阻差异的主要原因.     

超导转变温区YBa2Cu3O7薄膜样品的表面电阻测量

我们对高温超导YBa2Cu3O7(YBCO)薄膜样品在超导转变温区微波表面电阻RS随温度变化的初步测量结果.利用介质谐振器方法,分别测量了由镀银高纯铜标准试样和脉冲激光淀积方法制备的高温YBCO超导薄膜为下底板的谐振器品质因素随温度变化的数据.通过对镀银高纯铜标准试样和RS为零的谐振器数据分析,得到谐振器参数随温度变化的曲线.由有高温YBCO超导薄膜组成的谐振器Q值随温度变化数据得到YBCO薄膜样品超导转变温区微波表面电阻的变化.讨论了YBCO超导薄膜的微波表面电阻测量结果.     

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.     

高温超导薄膜微波表面电阻测试方法的讨论

介绍一种工作在12GHz附近的高温超导薄膜微波表面电阻Rs测试方法,该系统采用低损耗高介电常数的蓝宝石构成工作在TE011+δ谐振模式的介质谐振器,在77K时,利用它可成功地用于单片50.8mm较大超导薄膜的微波表面电阻Rs无损伤测试.并与工作在17GHz附近的用于测试10mm高温超导薄膜微波表面电阻测试方法进行了比较. 这种测试方法提高了整个测试系统的品质因素,体积小,操作方便,且所需实验条件简单,测试灵敏度高,具有简便、快捷、适合于工业化生产检测的特点.     

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.     

YBa2Cu3O7-δ/LaAlO3和Tl2Ba2CaCu2O8/LaAlO3高温超导薄膜内的应变对其微波表面电阻影响的研究

YBa2Cu3O7-δ/LaAlO3 (YBCO/LAO) 超导薄膜是通过热蒸发沉积方法制备的,实验中使用的Tl2Ba2CaCu2O8/LaAlO3 (TBCCO/LAO) 超导薄膜是通过直流磁控溅射方法制备的.通过分析两片超导薄膜的XRD谱计算出了两片超导薄膜内的应变,ΔCY=4.8483×10-3;ΔCT=8.5272×10-5,结果显示YBCO超导薄膜内的应变要大于TBCCO超导薄膜内的应变.另外,采用共面谐振技术研究这两片超导薄膜内的微波表面电阻随温度的变化,结果表明YBCO超导薄膜具有更大的微波表面电阻.分析和讨论了应变对超导薄膜微波表面电阻的影响.     

特殊YBCO高温超导双面膜的研制

本报导用倒筒式直流磁控溅射法在直径为１０．５ｍｍ、高为５．８ｍｍ的ＬａＡｌＯ３单晶圆柱体上通过放置基片使基两面同时均匀淀积出高度外延的ＹＢＣＯ超导薄膜。两面薄膜样品的Ｔｃ值均大于９１Ｋ，ΔＴｃ≤０．２Ｋ，ＦＷＨＭ≤０．２９，在７７Ｋ、１８．９ＧＨｚ下的Ｒｓ≈３ｍΩ。该优质薄膜适合于应用在高频微波器件上。     

微波辐照TlBaCaCuO外延膜的研究

本文报道了高温超导体ＴｌＢａＣａＣｕＯ外延膜的微波（３６ＧＨｚ）辐照响应特性，在超导转变温区附近，其响应行为基本属于辐射热效应，在Ｔ＝１０７Ｋ附近，其微波响应率可达８．１４Ｖ／Ｗ，等效噪声功率ＮＥＰ约９．１５×１０＾－１１Ｗ／√Ｈｚ实验结果表明，该类器件可望用于宽电磁辐射检测。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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.     

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。     

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.