高温DC SQUID在无损检测中的应用

成功制备了用于无损检测的YBCO垫圈型DC SQUID,利用该器件建立了一套扫描SQUID显微镜无损检测装置,采用多极激励场的结构,引入高阶梯度,提高敏感元件-高温SQUID的平衡度,以及减小激励场的空间尺度来提高探测元件无损检测的灵敏度,利用该装置对圆孔缺陷的铝材料样品施加电磁激励并进行了二维磁场扫描成像,获得了较好的实验结果.     

低噪声超导量子干涉器件磁强计设计与制备

超导量子干涉器件(superconducting quantum interference device, SQUID)作为一种极灵敏的磁通传感器,在生物磁探测、低场核磁共振、地球物理等领域得到广泛应用.本文介绍了一种基于SQUID的高灵敏度磁强计,由SQUID和一组磁通变压器组成. SQUID采用一阶梯度构型,增强其抗干扰性.磁通变压器由多匝螺旋的输入线圈和大尺寸单匝探测线圈组成,其中输入线圈与SQUID通过互感进行磁通耦合.利用自主工艺平台,在4英寸硅衬底上完成了基于Nb/Al-AlO_x/Nb约瑟夫森隧道结的SQUID磁强计制备.低温测试结果显示,该磁强计磁场灵敏度为0.36 nT/Φ_0,白噪声段磁通噪声为8μΦ_0/√Hz,等效磁场噪声为2.88 fT/√Hz.     

基于LSAT衬底YBa2Cu3O7-δ台阶结的射频高温超导量子干涉器的制备和表征

基于 YBa2Cu3 O7 -δ (YBCO) 台阶边沿型约瑟夫森结( 台阶结) 的高温超导量子干涉器(Superconducting Quantum Interference Device, 简称 SQUID) 在微弱磁场测量等领域具有重要应用价值. 制 备 YBCO 台 阶 结 及SQUID 的常用单晶衬底包括 LaAlO3 (LAO) 、SrTiO3 (STO) 及 MgO 等. (La0 .3 ,Sr0 .7 ) (Al0 .65 ,Ta0 .35 )O3 (LSAT) 没有孪晶现象、 与 YBCO 的晶格失配度很小(仅为0.4% ) , 有潜力成为制备 YBCO 台阶结及相应的高温超导 SQUID器件的新的衬底选择. 本文首次探索研究了 LSAT 衬底上 YBCO 台阶结型射频超导量子干涉器(rf SQUID) 的制备和表征. 采用氩离子束刻蚀技术在 LSAT(100) 衬底上制备角度约为46°的台阶, 利用脉冲激光沉积法在衬底上生长 YBCO 超导薄膜, 然后利用传统紫外光刻技术制备出高温超导rf SQUID 器件. 在温度为77 K 时, 器件测试观察到幅度较大的电压-磁通特性曲线, 且在部分器件的特性曲线中观察到接近方波的非传统波形, 表明器件工作于噪声较低的色散模式下. 频率1 kHz 时器件的磁通噪声约为20 μΦ0/Hz1/2 , 与文献中报道的 LAO、STO 衬底上台阶结型SQUID 器件的典型结果相当. 本工作展示了利用 LSAT 衬底制备低噪声台阶结型rf SQUID 器件的可行性, 并为进一步研制该衬底上更高性能的高温超导SQUID 器件奠定了基础     

大有效面积的高Tc rf SQUID

设计和制作了一种新型结构的高Tc rf SQUID探头.在使用高温超导薄膜共面谐振器作为射频谐振回路的情况下,采用了大面积高温超导薄膜作磁聚焦器.这种结构既有利于得到低的磁通白噪声,又可加上大面积聚焦器以增大有效面积,因而容易得到高的磁场灵敏度.实验中在15 mm×15 mm的衬底上得到了有效面积为1.27 mm2,在磁通噪声为2.1×10-5φ0/Hz时,磁场灵敏度为34fT/Hz.该结构易于推广应用到更高频率的高Tc rf SQUID.     

高温DC SQUID探针显微镜在半导体样品检测中的应用

扫描SQUID探针显微镜成像技术在半导体样品检测中得到了广泛应用。利用有限元分析方法对作为fluxguide的探针结构和SQUID的尺寸等参数对于系统空间分辨率和检测灵敏度的影响进行了仿真分析,并研究了探针周围的屏蔽效果。利用建立的SQUID探针显微镜系统成功检测到太阳能电池中多晶硅的细微结构,并通过检测互相垂直的两个方向的磁场,对太阳能电池中光致电流矢量分布进行了反演重构。     

铌膜微桥组合式dc SQUID

本文报道了我们利用平面铌膜微桥与半圆柱面形铌箔互相扣合制成的组合式dcSQUID器件。铌桥的临界电流曾利用我们改进过的脉冲处理方法加以调整,使之达到所期望的数值。这种SQUID的现有磁场灵敏度为1.3×10~(-8)G/(Hz)~1/2,主要的限制在于电子线路而不在SQUID器件。器件的稳定性及寿命相当令人满意,其中一个器件在一年半的时间内经历过60多次的室温—液氦循环,性能未见明显变化。     

平面式一阶梯度计的设计和制备及其在无损检测上的应用

我们在10×10mm2的SrTiO3双晶基片上,设计并制备了YBCO双晶结dc-SQUID一阶平面式梯度计.其基线长度为5.5mm,该梯度计能够在无屏蔽环境下稳定的工作.在77K下,200Hz时,其磁通噪声为1×10-4Φ0/Hz,能够分辨的最小磁场梯度为94pT/m.我们将该器件作为磁传感器,可以利用涡流检测的原理对非磁金属进行无损检测.实验结果表明,可以很清楚地分辨出10mm以下的缺陷.同时,我们还研究了激励线圈的尺寸与空间分辨率的关系,结果表明若激励线圈足够大,则对于梯度计和缺陷而言感受到的是均匀磁场的激励,因此涡流的分布只与缺陷的形状有关,而空间分辨率取决于梯度计的基线长度和磁场分布.     

结构改进的厘米尺寸谐振腔的磁场传感特性

基于光力谐振腔的磁力仪在应用时主要受限于灵敏度和检测带宽两个指标.本文设计了一种厘米尺寸的回音壁模式谐振腔结构,可探测6 Hz至1 MHz频率范围内的交变磁场,在无磁屏蔽、室温环境下、无直流偏置磁场时,其最佳灵敏度在123.8 kHz可达530 pT·Hz~(–1/2),探测带宽和最佳灵敏度分别为同尺寸谐振腔的11倍和1.67倍.该磁场传感器仅需100μW的光功率,功耗很低.后续通过优化系统噪声、提升器件磁场响应能力等手段可进一步提升其传感性能,有望在电力系统故障监测和医学诊断等领域发挥其应用潜力.     

A scanning superconducting quantum interference device microscope for room temperature samples

We have constructed a scanning low-T_c superconducting quantum interference device (SQUID) microscope, in which the SQUID is mounted on the lower end of a copper rod and cooled to liquid helium temperature. There is a 65μm thick sapphire window under the SQUID. The sample at room temperature underneath the window can be scanned to produce magnetic images. The microscope has a spatial resolution of 100－150μm and a magnetic field sensitivity of 3－60pT/$\sqrt{Hz}$ in a magnetically unshielded environment. We have used this scanning SQUID microscope to measure various room temperature samples.     

地磁环境下基于SQUID三轴磁强计的矢量稳场

超导量子干涉器件(Superconducting Quantum Interference Device, 简称 SQUID) 是一种高灵敏度的矢量磁探测器. 本文采用低温超导SQUID 作为传感器, 搭建了一套三轴矢量磁场稳定装置. 该系统由两个三轴 SQUID磁强计模块、 比例积分微分(PID) 控制器和反馈线圈组组成. 在该系统的矢量稳场下, 磁场波动峰峰值在有效带宽内可以降低四个数量级, 可达pT 量级, 稳场效果显著. 此技术可以满足大部分需要稳定磁场, 如高灵敏度磁传感器的标定等应用场合.     

布朗运动与股票、期权

布朗运动是生物学家布朗首先发现的物理现象,物理学家、诺贝尔奖获得者爱因斯坦和佩兰曾深入地从理论和实验上研究布朗运动．出乎意料的是数学家、金融学家也研究布朗运动,１９９７年度诺贝尔经济学奖授予莫顿和斯科尔斯,表彰他们与布莱克合作推导并发展期权定价模型所作的贡献,而他们的理论出发点之一就是布朗运动．     

Runge-Lenz矢量与升降算子

分析表明，对于二维氢原子和各向同性谐振子，从径向Schr?dinger方程的因式分解导出的升降算子与Runge-Lenz矢量等价．这表明径向方程能够因式分解，与经典粒子轨道的闭合性及体系的动力学对称性密切相关 关键词：     

统计光学与光强、激光散斑、反衬度

本文以统计光学的基本思想和方法讨论光学成象中光强分布，说明散斑的非常随机性和散斑图象中的颗粒状表现，推导反衬度与粗糙程度的关系。     

干涉和衍射的联系与区别

通过理论分析得出双缝实验中空间光场的分布是干涉与衍射共同作用的结果.在形成条件、分布规律以及数学处理方法上说明了干涉和衍射的区别与联系.     

SYMMETRIC AND ASYMMETRIC ANOMALIES AND EFFECTIVE LAGRANGIAN

The properties of the effective Lagrangian for the low-energy Goldstone-gauge field system constructed from the Chern-Simons topological invariant are further discussed. Both the symmetric anomaly and the asymmetric anomaly are connected with this Lagrangian.     

鋼鐵中碳、氮的擴散、脱溶和沉澱

一般认为钢的变脆例如蓝脆和回火脆都与钢中的扩散和沉淀有关系。本文尝试用内耗测量的方法研究碳与氮在α-铁及碳素钢中的扩散、脱溶和沉淀,从而进一步地了解钢的变脆的机构。实验的结果指出,碳在α-铁中的扩散不受自身浓度、合金元素和沉淀历史的影响。氮的情形与碳显著不同,合金元素使氮的扩散变慢,在沉淀初期使氮的扩散加速。较有系统地研究了碳、氮在加工后的α-铁中脱溶时所引起的内耗峰(当振动频率约为每秒1周时出现在250℃左右),发现了高温淬火在含碳或氮较多的试样中所产生的内应力也可以引起这个内耗峰。实验指出:①这个脱溶内耗峰的出现条件与钢的蓝脆的出现条件相同,都是一种应变时效或淬火时效的现象;②与这个内耗峰有关的碳、氮是处于原子的状态。这些联系使我们认为钢的蓝脆是一种应变脱溶或淬火脱溶的过程,是由于原子状态的碳或氮聚集于钢中的内应力区域或晶体缺陷(例如原子脱节)中所引起来的。关于这方面的深入研究正在继续进行中。根据本实验及以前关于钢铁中碳氮的扩散、脱溶和沉淀所得的结果,对于钢的回火脆的机构也提出了一种初步的看法。回火脆是一种回火沉淀的过程,引起回火脆的沉淀似乎是氮化物而不是碳化物。     

分子磁体与环境的纠缠和退相干

本文研究了双轴分子磁体在耗散环境中的相干量子隧穿,作为环境的声子库抑制了相干量子隧穿,从而引起分子磁体中薛定谔猫态的退相干. 而环境内部声子之间的相互作用会导致分子磁体与热库之间退耦合,于是对退相干有一定的抑制作用. 在绝热近似和非绝热近似下,借助于约化密度矩阵计算了超Ohmo耗散中分子磁体与环境之间的纠缠度,当纠缠达到最大时,相干隧穿被完全抑制.     

拟Wrongsky行列式与扩张的KP及KdV可积序列

将Sato关于KP和KdV可积序列的理论推广到矩阵Lax算子的情形,得到一批我们称之为扩张的KP和KdV序列的新可积方程族。从构造过程可以得知,这些新可积方程族的解可以用我们所称的拟Wrongsky行列式来表达,而这种拟Wrongsky行列式正是不久前我们研究2阶扩张的广义Toda方程的解时得到的。 关键词：     

WARD IDENTITIES AND BETHE-SALPETER EQUATIONS AND THE ELECTROMAGNETIC TRANSITION ELEMENTS OF MESONS AND BARYONS

By using Ward Identities,the relations between the kernels of the mesonic andbaryonic Bethe-Salpeter equation and their transition matrix elements of the electriccurrent are obtained.These relations are the constraints for the assumptions underly-ing the discussion of the equations and the transition matrix elements.These constraintsguarantee the conservation of the electomagnetic current.When the contribution ofthe straton loop diagrams is neglected the kernels of the transition matrix elementsof the electromagnetic current can be computed,from the kernels of B-S equation byusing the retations given by Ward Identities.Under the potential assumption for thekernels of the equation,expressions of the kernels of the transition matrix elements areobtanied.The transition matrix elements of the electomagnetic current can be computedby using the kernels of the equation and the solved wave functions.     

动静叶栅优化改型及其性能分析

本文对动静叶栅分别进行优化改型,并对改型前后叶栅的气动性能进行数值分析。动静叶栅的优化改型基于正反问题相结合的流函数方法,性能分析一方面基于单排叶栅定常粘性流动的数值计算,另一方面基于动静叶栅相互干扰非定常粘性流动的数值计算。算例结果表明,经过优化改型后的动静叶栅的气动性能,无论在定常流动条件下还是在非定常流动条件下,相比改型前均有较大幅度的改善。