射频超导量子干涉器的外磁通调制测量磁通量子

在外磁通作用下射频超导量子干涉器（ＲＦＳＱＵＩＤ）超导结两边量子相位差受到调制，干涉器吸收谐振回路能量的同时也影响谐振回路，回路输出电压与外磁通为三角波曲线关系，再受静磁场作用时曲线移动，据此可磁通量子。     

阻尼型高温直流超导量子干涉器磁强计的设计

理论分析了超导环路与一个电阻并联结构的直流超导量子干涉器(dc-SQUID)的特性.给出了这种阻尼型dc-SQUID的电压噪声谱密度、传输函数和磁通噪声谱密度随偏置电流变化的曲线.与无阻尼型高温器件比较，调制参量β大于1的阻尼型高温dc-SQUID磁强计具有高稳定性和易调试等优点.当β大于4时，因传输函数的增大，阻尼型dc-SQUID还能降低它的磁通噪声谱密度从而提高磁强计的检测灵敏度.根据现有高温超导薄膜器件的工艺条件，设计了β等于4的阻尼型高温dc-SQUID磁强计的芯片、其磁通噪声和磁场噪声的理论值 关键词：     

串联SQUID和不同圈数Washer输入线圈SQUID的制备与表征（英文）

超导量子干涉放大器常被用于读出微弱的磁通以及电流信号,可以将微弱信号转化成为大的电压信号.但是对于单个超导量子干涉放大器而言,其输出电压太小不能直接与室温放大器相连,我们考虑将相同参数的超导量子干涉放大器串联到一起,使其输出电压足够大并达到可直接与室温放大器连接的要求.我们已经制备并测试了约瑟夫森结,过阻尼约瑟夫森结,不同输入线圈的单个超导量子干涉放大器以及既有调制线圈又有反馈线圈的串联超导量子干涉放大器,获得了较好的伏安特性曲线,调制曲线以及将调制曲线进行傅里叶变换后的幅频特性曲线.通过分析约瑟夫森结的伏安特性曲线可知我们的制备工艺流程比较稳定.制备与测试超导量子干涉放大器对于以后将其应用于读出微弱信号领域具有重要的意义.     

高温rf SQUID的电压-电流特性曲线

对于采用电感耦合谐振回路的２００ＭＨｚ 高温超导ＹＢＣＯｒｆＳＱＵＩＤ 系统,我们测量了它的输出电压偏置电流幅度的特性曲线（ 即ＶＴＩｒｆ 曲线） ,发现当ｒｆ ＳＱＵＩＤ 工作在非回滞模式并且采用混频器作为检波器时,曲线的形状与通常所观察到的ＶＴＩｒｆ 曲线有显著的不同,我们认为这是相位信号和振幅信号共同作用的结果,根据这一思想我们选用高温超导ｒｆ ＳＱＵＩＤ参数并利用低温超导ｒｆ ＳＱＵＩＤ 理论进行一些模拟计算,获得和实验非常一致的结果,这说明低温超导ｒｆ ＳＱＵＩＤ 理论仍可用来解释一些高温超导ｒｆ ＳＱＵＩＤ实验现象     

多结超导环在外磁场中的行为

分析和计算了双结超导环在无偏置电流时的磁通、环流、自由能与外磁场的关系.发现双结环与单结环在磁场中的行为有所不同.当两个结的Ic相等时，双结环在1＜β=2πLIcΦ0＜2时，若无偏置电流，总磁通Φ、环流I与外磁通Φe的关系仍然是非回滞的曲线.仅当β≥2时，曲线才出现回滞.另外双结环有两支解，并且每支解的周期为2Φ0. 关键词： 双结环 双支解 2Φ0周期 回滞     

超导量子干涉器件读出电路中匹配变压器的传输特性研究

在磁通调制超导量子干涉器件(SQUID)的读出电路中, 匹配变压器具有放大信号和阻抗匹配的功能, 是实现SQUID低噪声读出的关键元件. 利用模拟SQUID电路对匹配变压器进行性能测试, 研究了不同绕制匝数变压器的传输特性, 确定最佳绕制匝数比. 在变压器拾取SQUID电压信号的耦合网络中, 研究了不同电容对变压器传输特性的影响, 实现了变压器耦合网络参数的匹配和优化. 室温下匝数比为1:20的匹配变压器在匹配电容C=1μF时, 输出源电压增益为21.2, 带宽范围可达到210 kHz. 最后在基于磁通调制式DC SQUID读出电路中, 对匹配变压器的工作性能进行了评估与验证. 关键词： 超导量子干涉器件读出电路 匹配变压器 低噪声 传输特性     

我国高温超导材料研究进展

本文概述了我国在高温超导材料研究方面的最新进展，较系统地介绍了超导块材和薄膜的制备方法及性能，并简单地介绍了高温超导材料在超导量子干涉器件、超导天线、磁屏蔽和磁通变换器等方面的应用．     

磁通约束型超导限流器电压分布计算与分析

阐述了磁通约束型超导限流器的基本原理,仿真分析了限流器在系统中限流效果以及电流变化,解析计算了限流过程中的产生的冲击电流;针对400V/20A容量的磁通约束型超导限流器,分析了限流器限流过程的电压分布,对比在层绕与饼绕两种设计方案下电压分布的差异以及磁场分布变化。     

Nano-SQUID中方波脉冲测量方法对于临界电流的精确表征

Nano-SQUID因为具备可能探测到单电子自旋的能力而受到广泛关注.为进一步提高该器件的灵敏度,不但要优化器件制备工艺,而且也要发展低噪音高效率的测量系统.通常,由于nano-SQUID存在回滞现象,导致在测量方面nano-SQUID无法使用标准的SQUID读出电路.本文设计了一种全新的方波脉冲测量方法,由信号发生器串联一个大电阻发送电流脉冲,注入nano-SQUID,并采用ADWin数据采集卡读取器件两端的电压.该方法不仅可以消除电流—电压回滞现象带来的测量上的不便,而且可以通过缩短脉冲周期的方法进一步提高系统的测量速度.在此基础上,通过降低系统方波脉冲占空比ton:toff,增加超导器件因受到脉冲电流激发后的冷却时间,减小热噪音对临界电流准确测量的影响,从而获得准确的临界电流—磁通调制曲线,调制深度△Ic/Ic=7.9%.此外,本文对采用本测量方法的nano-SQUID磁通噪音表征方法进行了讨论,测得器件磁通噪声为72μΦ0/Hz1/2,等效磁性测量精度为1.19×10-16emu/Hz1/2.     

三谐振高压脉冲变压器

介绍了一种基于空芯变压器的三谐振高压脉冲变压器。通过对三谐振脉冲变压器无损等效电路的理论分析,给出了在回路本征频率1∶2∶3时,电路各参数的关系及输出电压解析表达式,此条件下负载电压最大值为空芯变压器次级高压输出电压的2.77倍。根据理论分析及电路模拟的结果,提出了适用于三谐振脉冲变压器的设计方法迭代模拟法,并采用迭代模拟的方法在研制的空芯变压器基础上研制了一台基于三谐振脉冲变压器的脉冲功率源,进行了实验研究。实验结果表明:所研制的三谐振脉冲变压器输出电压的最大值可以达到锥形高压绕组输出电压的2倍,系统最大工作电压约为600 kV,与理论分析的结果相吻合,说明将任意一台双谐振脉冲变压器改造成三谐振脉冲变压器具有可行性。     

R.L.C串联电路谐振点测试的新方法

本文说明用测量电容与电感上的和电压寻找谐振点,比测量电阻上的电压寻找谐振点的方法能够取得较为准确的测试结果。做R、L、C串联谐振电路的实验,找准谐振点,是测试出曲线的一个关键问题。现在流行的教材,大都是以测试电阻两端电压U_R为依据,并以U_R最大时的频率值作为谐振点,用描点法作出幅频特性曲线。实验中,R的接入使回路的Q值减小,特性曲线平坦,如下图所示,在f_0附近的     

测量超导转换温度的数据采集系统

本文介绍电感法测量超导转换温度时采用的计算机数据采集系统.该系统主机采用国产小型机NS-131机.除模数(A/D)转换器外,其余部分均系国产组件组装而成. 所谓电感法是基于迈斯纳效应,在正常和超导两态的转换中,样品中磁通将产生很大的变化.如果将样品置于LC组成的振荡回路的电感线圈中,超导转换时样品磁通的变化必然引起线圈电感量的变化,进而引起振荡器振荡频率 产生变化,因此可用测定频率来确定超导体的转换温度Tc.一般取Tc=(T1+T2)/2,T1,T2分别是频率改变10%和90%时的相应温度值. 有人曾分别用数字电压表和频率计来观察、记录标准温…     

超导膜微带延迟器传输特性的计算

我们地计算结果指出：在Ｓ频段内，当高温ＹＢＣＯ超导膜微延迟器输入端阻抗匹配而输出端阻抗失配时，器件的总损耗等于超导微带线的传导损耗，基片的介质损耗与输出端反射损耗之和。另外，本还给出高温超导膜微波表面电阻和超导微带器件延迟时间的解析表达式。     

全铌隧道结 dc SQUID的制备和研究

本文用磁控溅射方法研究了全铌隧道结 dc SQUID 的制备.根据铌结的Stewart-McCumber参量βc选择确定结的并联电阻,消除了结的回滞,并联电阻后的I-V曲线很好的符合RSJ模型.为了获得大的磁通电压调制幅度,设计了较小的SQUID环孔, 环孔电感为L～25pH.由此制备的SQUID 具有传输函数((e)v/(e)φe)Ib,其本征能量分辨率达～24h.     

径向三腔渡越时间振荡器数值模拟

 基于渡越辐射机理结合径向结构的低阻抗特性,提出了一种新型的低阻抗高功率微波器件——径向三腔渡越时间振荡器,它由3个等间距的边耦合同轴腔组成,径向运动电子束与谐振腔中的角向均匀模式场相互作用。采用PIC粒子模拟程序进行了模拟研究。在电子束能量450 keV、束流60 kA且无外加引导磁场的条件下,当结构参数网长为4.8 cm,腔间距为1.4 cm,电子发射面为0.8 cm,内径为8 cm时,获得了平均功率7.4 GW,频率4.1 GHz的微波输出,效率达27.4%,阻抗7.5 Ω。通过粒子模拟给出了束波互作用效率随电子束电压、电流以及谐振腔间距的变化曲线,电子束电压对输出微波频率的影响曲线以及不同谐振频率与最佳谐振腔间距的对应曲线,这些曲线表明该器件具有渡越时间效应的基本特征,属于渡越辐射器件,且具有对电子束质量要求不高的特点。     

用Φ／I计算并联电路自感系数的条件

回路自感系数的定义Ｌ＝Φ／Ｉ原本只适用于细导线回路，通过对并联电路自感系数的计算分析得出推论：当复杂电路中各闭合电流线中的磁通相等时，可以用一电流线中的磁通作为回路的磁通，按Ｌ＝Φ／Ｉ计算自感系数，该结果也可推广应用到互感系数的计算．     

MgO衬底上YBa2Cu3O7-δ台阶边沿型约瑟夫森结的制备及特性

MgO衬底上的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)台阶边沿型约瑟夫森结(台阶结)在高灵敏度高温超导量子干涉器(superconducting quantum interference device,SQUID)等超导器件研制方面具有重要的应用价值和前景.本文对此类YBCO台阶结的制备和特性进行了研究.首先利用离子束刻蚀技术和两步刻蚀法在MgO(100)衬底上制备陡度合适、边沿整齐的台阶,然后利用脉冲激光沉积法在衬底上生长YBCO超导薄膜,进而利用紫外光刻制备出YBCO台阶结.在结样品的电阻-温度转变曲线中,观测到低于超导转变温度时的电阻拖尾现象,与约瑟夫森结的热激活相位滑移理论一致.伏安特性曲线测量表明结的行为符合电阻分路结模型,在超导转变温度TC附近结的约瑟夫森临界电流密度TC随温度T呈现出(TC-T)^2的变化规律,77 K时JC值为1.4×10^5 A/cm^2.利用制备的台阶结,初步制备了YBCO射频高温超导SQUID,器件测试观察到良好的三角波电压调制曲线,温度77 K、频率1 kHz时的磁通噪声为250μΦ0/Hz^1/2.本文结果为进一步利用MgO衬底YBCO台阶结研制高性能的高温超导SQUID等超导器件奠定了基础.     

关于RLC电路谐振特性曲线的对称性问题

通过引入不对称因子δ从理论上讨论了ＲＬＣ谐振回路的谐振曲线相对于谐振频率的牟称性问题，计算表明，在低Ｑ值下谐振曲线是不对称的，为使整条曲线具的近似的对称特性，要求回路的Ｑ〉１００。     

RLC串联谐振电路实验方法改进探究

针对传统实验方法存在操作繁琐、谐振点附近电压变化缓慢等问题,提出了改进实验测量的方法,通过测量电容电感两端合电压与信号源输出电压的比值随频率变化曲线来测定谐振频率。与传统实验方法对比表明,该实验方法不仅能达到与传统实验方法相同的实验结果,而且能改进实验操作,并加深学生从不同角度对电路谐振特性的理解。为RLC串联电路谐振频率的测量提供了新的思路和切实可行的实验方案。     

超导磁悬浮微飞轮系统设计与测试

设计了一种基于超导磁悬浮轴承的微飞轮系统样机．该微飞轮系统以超导磁悬浮轴承作为支撑机构，以平面直流无刷电机作为驱动装置，在输入电压14．4V电流0．36A时，飞轮转子在空气中最高转速可达到15000rpm．通过对采用机械轴承的飞轮系统和超导磁悬浮飞轮系统的自由降速曲线测试，求出不同轴承的摩擦损耗，并得到超导磁悬浮飞轮系...