Сверхпроводящие магнитометры это:

Сверхпроводящие магнитометры
        квантовые магнитометры (См. Квантовый магнитометр), действие которых основано на Джозефсона эффекте. Чувствительность С. м. достигает 10-9 гс (10-13 тл), а при измерениях градиента магнитного поля Сверхпроводящие магнитометры 10-10 гс/см (10-12 тл/м). Чувствительный элемент С. м. (сокращённо ЧЭ) представляет собой электрический контур из сверхпроводника с контактами Джозефсона (ими могут быть разделяющие сверхпроводник тонкие, Сверхпроводящие магнитометры10 А, плёнки изолятора, точечные контакты и т. п.). ЧЭ реагирует на изменение напряжённости (индукции) магнитного поля, пронизывающего сверхпроводящий контур.
         На рис. 1 приведена схема С. м., ЧЭ которого содержит два идентичных контакта Джозефсона, включенных параллельно в цепь источника постоянного тока. Ток, разрушающий сверхпроводимость в ЧЭ (Ikc), зависит от электрических характеристик контактов и величины магнитного потока Ф, пронизывающего контур:
         Ikc = 2Ic |cos π Ф/Фо|,
         где Фо = 2․10-7 гс см2 квант магнитного потока (магнитный поток через сверхпроводящий контур квантуется, см. Сверхпроводимость), Ic ток разрушения сверхпроводимости каждого из контактов (Критический ток)должен быть мал (Ic Сверхпроводящие магнитометры Фо/L, где L — индуктивность контура). С изменением потока Ф ток Ikc в контуре испытывает осцилляции (рис. 2). Ток /кс достигает максимального значения всякий раз, как только изменяющийся поток Ф оказывается равным целому числу квантов потока Фо, т. е. период осцилляций равен кванту магнитного потока. Если через ЧЭ протекает постоянный ток Сверхпроводящие магнитометрыIkc, то электрическое напряжение на контуре также периодически зависит от Ф. По числу осцилляций можно определить Ф, а зная площадь S сверхпроводящего контура, найти напряжённость Н исследуемого магнитного поля (Н = Ф/S). Обычно для повышения надёжности работы С. м. в контуре дополнительно возбуждают периодическое магнитное поле модуляции. Возбуждаемое переменное поле имеет амплитуду ≤Фо/2S. При наличии поля модуляции на контуре появляется переменное напряжение, фаза которого изменяется прямо пропорционально внешнему полю Н. Измерительный блок С. м. выполняет функции усиления переменной составляющей напряжения на контуре и выделения изменения фазы. На выходе измерительного блока получают сигнал, пропорциональный изменению фазы, а следовательно, значению Н.
         С. м. изготовляют также с источниками (генераторами) переменного тока частотой 107—109 гц и с одним контактом Джозефсона в ЧЭ (рис. 3). Ток в ЧЭ возбуждается индуктивно посредством резонансного контура, настроенного на частоту генератора. Одновременно переменный ток низкой частоты (Сверхпроводящие магнитометры103 гц), протекающий через тот же контур, осуществляет модуляцию магнитного поля в ЧЭ. Вольтамперная характеристика ЧЭ нелинейна относительно магнитного поля, которое пронизывает контур. Поэтому фаза низкочастотной модуляции изменяется в зависимости от величины внешнего (исследуемого) магнитного поля. К ЧЭ внешнее поле подводится трансформатором магнитного поля, который состоит из приёмной петли и катушки, индуктивно связанной с ЧЭ (материалом для обмотки трансформатора служит сверхпроводящая проволока, передача потока происходит без потерь). В С. м. рассматриваемого типа трансформатор имеет две входные петли, включенные навстречу друг другу. При таком включении петель ЧЭ реагирует на градиент поля и является градиентометром. Измерительный блок С. м. осуществляет усиление модулированного высокочастотного сигнала и его детектирование. В результате выделяется сигнал низкой частоты, фаза которого пропорциональна измеряемому градиенту поля.
         Очень высокая чувствительность С. м. позволила осуществить с их помощью ряд тонких экспериментов: уточнить значения физических постоянных (См. Физические постоянные), продвинуть измерение электрического напряжения в область значений 10-14 в, зафиксировать магнитокардиограммы человеческого сердца и др.
         Лит.: Фейнман P., Лейтон P., Сэндс М., Фейнмановские лекции по физике, [пер. с англ.], т. 9, М., 1967; Кларк Дж., Низкочастотные применения сверхпроводящих квантовых интерференционных устройств, «Тр. института инженеров по электронике и радиоэлектронике», 1973, т. 61, № 1, с. 9; Заварицкий Н. В., Ветчинкин А. Н., Установка СКИМП, «Приборы и техника эксперимента», 1974, № 1.
         Н. В. Заварицкий.
        Рис. 1. Схема сверхпроводящего магнитометра с двумя параллельно включенными контактами Джозефсона для измерения напряженности (индукции) магнитного поля.
        Рис. 1. Схема сверхпроводящего магнитометра с двумя параллельно включенными контактами Джозефсона для измерения напряженности (индукции) магнитного поля.
        Рис. 2. Запись осцилляций тока, текущего в сверхпроводящем контуре с двумя параллельными контактами Джозефсона.
        Рис. 2. Запись осцилляций тока, текущего в сверхпроводящем контуре с двумя параллельными контактами Джозефсона.
        Рис. 3. Схема сверхпроводящего магнитометра для измерения градиента магнитного поля (градиентометра).
        Рис. 3. Схема сверхпроводящего магнитометра для измерения градиента магнитного поля (градиентометра).

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

Смотреть что такое "Сверхпроводящие магнитометры" в других словарях:

  • СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ МАГНИТОМЕТРЫ — приборы для измерения магнитных полей и их градиентов, действие которых основано на Джозефсона эффекте. Чувствительность достигает 10 13 Тл (10 9 Гс) …   Большой Энциклопедический словарь

  • сверхпроводящие магнитометры — приборы для измерения магнитных полей и их градиентов, действие которых основано на Джозефсона эффекте. Чувствительность сверхпроводящих магнитометров достигает 10 15 Тл (10 11 Гс). * * * СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ МАГНИТОМЕТРЫ СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ МАГНИТОМЕТРЫ …   Энциклопедический словарь

  • СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ МАГНИТОМЕТРЫ — приборы для измерения магн. полей и их градиентов, действие к рых основано на Джозефсона эффекте. Чувствительность С. м. достигает 10 15Тл (КГ*Гс) …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • МАГНИТОМЕТРЫ — приборы для измерения модуля полного вектора магнитной индукции или его составляющих. Наряду с термином М. употребляются термины тесламетр и гауссметр (по наименованию единицы измеряемой величины), а также термин измеритель магнитной индукции .… …   Физическая энциклопедия

  • Криоэлектроника —         криогенная электроника, направление, охватывающее исследование взаимодействия электромагнитного поля с электронами в твёрдых телах при криогенных температурах (ниже 90К) и создание электронных приборов на их основе. В криоэлектронных… …   Большая советская энциклопедия

  • Сверхпроводимость —         свойство многих проводников, состоящее в том, что их электрическое сопротивление скачком падает до нуля при охлаждении ниже определённой критической температуры Тк, характерной для данного материала. С. обнаружена у более чем 25… …   Большая советская энциклопедия

  • Магнитометр — (от греч. magnetis магнит и ...метр)         прибор для измерения характеристик магнитного поля и магнитных свойств веществ (магнитных материалов). В зависимости от определяемой величины различают приборы для измерения: напряжённости поля… …   Большая советская энциклопедия

  • Магнетометр — Магнитометр в использовании Магнитометр прибор для измерения характеристик магнитного поля и магнитных свойств веществ (магнитных материалов). В зависимости от определяемой величины различают приборы для измерения: напряжённости поля… …   Википедия

  • магнитометр — прибор для измерения характеристик магнитного поля и магнитных свойств физических объектов – напряжённости, направления и градиента, в т. ч. магнитного поля Земли. Магнитометры подразделяются на магнитостатические, магнитодинамические,… …   Энциклопедия техники

  • магнитометр — а; м. [от сл. магнит и греч. metron мера] Прибор для изменения характеристик магнитного поля и магнитных свойств веществ (магнитных материалов). * * * магнитометр прибор для измерения характеристик магнитного поля и магнитных свойств физических… …   Энциклопедический словарь


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»