Способ определения критической температуры сверхпроводящего материала пленки

Способ определения критической температуры сверхпроводящего материала пленки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к темпе-, ратурным измерениям и позволяет, повысить точность определения критической температуры и упростить .способ. Измеряют ток генерации пленкой электромагнитных волн по крайней мере при двух значениях температуры. Критическую температуру материала пленки определяют из определенного выражения. Измерение тока генерации проводят на уровне, несоизмеримом с уровнем наводок или собственных mi MOB аппаратуры . В связи с большой крутизной токо- S вой зависимости амииитуды генерирующего сигнала отпала необходимость из- L// мерять ал«пл1 туду сигнала генерации. 2 ил.

СООЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

:(5l)5 О К 7 00,1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 23, 10. 90, Бюл. 11 39, (21) 3953315/24-10 . (22) 16.09.85 (71) Физико-технический институт низких температур АН УССР (72) В.М. Дмитриев, Н.Н. Пренцлау, В.Н. Светлов и Г.Е. Чурилов (53) 536.53(088.8) (56) Сверхпроводящие соединения ниобий-олово. Перевод с англ. М.: Металлургия, 1970, с. 90.

Чурилов Г.Е., Дмитриев В.М. и Бескорсый А.П. Генерирование высокочастотных колебаний сверхпроводящими пленками олова. Письма в ЖЭТФ, 1969, 10, с. 231-2 33.

Андроцкий В.П., Губанков В.Н,, Лихарев K K. и Павлов Н.Н., ЖЭТФ, 70, 1976, с. 293. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИТИЧЕСКОЙ

ТЕМПЕРАТУРЫ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО МАТЕРИАЛА ПЛЕНКИ (57) Изобретение относится к температурным измерениям н позволяет, повысить точность определения критической температуры и упростить .способ. Измеряют ток генерации пленкой электромагнитных волн по крайней мере при двух значениях температуры. Критическую температуру материала пленки опре1,еляют из определенного выражения.

Измерение тока генерации проводят на уровне, несоизмеримом с уровнем наводок или собственных шумов аппаратуры. В связи с большой крутизной токо- ф вой зависимости амн1штуды генерирующего сигнала отпала необходимость измерять амплн гуду сигнала генерации.

2 ил.

1306290

5I . = А

Т -Т ДТ с

Изобретение касается температурных измерений и может использоваться для измерения критической температуры тонких пленок сверхпроводников.

Цель изобретения - повышение точI ности определения критической температуры и упрощение способа путем уменьшения влияния на результат измерения шумов измерительной аппаратуры и электрических наводок..

На фиг. 1 представлена зависимость амплитуды генерируемого пленкой .сигнала от тока, пропускаемого через пленку (в относительных единицах); на фиг. 2 — зависимость тока, при котором имеет место генерация электро-, магнитных колебаний, от температуры для узкой пленки (кривая 1), для пленки пвомежуточной ширины (кривая. 2) и для широкой пленки (кривая 3).

С помощью предлагаемого способа критическую температуру тонких пленок определяют следующим способом.

В области промежуточных температур при определенном значение протео кающего по пленке постоянного тока

ТГ (йазовем его током генерации) на пленке возникают электромагнитные. колебания метрового диапазона длин волн.

Определение критической температуры Т пленок предлагаемым способом рассмотрим на примере эксперименталь ного исследования зависимости тока генерации I от температуры Т (см. фиг. 2).

Для определения Т измеряют ток генерации I нри температуре Т и ток генерацйи I при температуре Т (см. фнг. 2).. Их разность составляет величину h I при разности темпера» тур ДТ. Так как функция I„ F(T) имеет. линейный характер, то отношение nI/ДТ определяет тангенс. угла наклона линии Х =Р(Т) независимо от величины приращения дI и ЬТ.

Тогда, учитывая, что Т наступас ет при 1,=0 (см. фиг. 2), составляем- уравнение:

20 где I — ток генерации на пленке при температуре Т в качестве величины I èoæíî использовать одно из измерений при опредеЫленни. ДI А = — . дТ Из формулы (1) находим величину критической температуры пленки Т

В результате экспериментального исследования генерации электромагнитных колебаний. сверхпроводящими пленками были получены следуюцие основные результаты, использование кото" рых приводит к достижению положительного эффекта; генерация электромагнитных колебаний наступает в промежуточном состоянии пленки, где ток генераций значителен (порядка миллиампер, см. фиг. 1); зависимость амплитуды генерируемого сигнала от тока генерации имеет высокую крутизну, а генерацию происходит в узком токовом диапазоне (см. фиг. 1 ); зависимость тока генерации от температуры ичеет линейный характер, при этом критическая температура пленки Т определяется как температура с нулевым значением тока генера- ции (см. фиг. 2). При этом независимо от параметров пленки Т опредепяетсл как температура, при которой ток генерации Т„=-О.

Тс ТГ А + 6T. (2

35 Величину Т. с помощью такого способа легко определить графически..

Для этого измеряют два значения Т при температурах Т, и Т2 и наносят эти точки на координатные оси в пря®О моугольной системе координат (см. фиг. 2). После этого соединяют прямой. Точка пересечения этой прямой с осью координат при Х =0 является знаГ чением Т

Из фиг. 1 и 2 следует, что измерение тока генерации проводят на уровне долей или единиц миллиампер. Такие измерения .не представляют сложности и значительно проще, чем измерения

50 на уровне долей микроампер (по прототипу), когда измеряемые величины тока соизмеримы с .уровнем наводок или собственных шумов аппаратуры. В свя. зи с тем, что токовая зависимость ам55 плитуды генерирующего сигнала весьма крутая (см. фиг. I), нет необходимости измерять амплитуду сигнала генерации. В этом случае достаточно ре3 13062 .гистрировать факт существования re" нерации электромагнитных колебаний пленкой.

При реализации предлагаемого способа с помощью каких"либо устройств весьма просто можно осуществить автоматизацию измерения, например, с помощью следящих систем, т.е. систем с обратной связью. При изменении температуры. исследуемой пленки такая 10 система будет поддерживать. генерацию пленки, следя эа током I Значение

Т Г(Т) можно записать при этом, например, с помощью двухкоординатного регистрирующего прибора. 1 5

На фиг. 2 приведены зависимости тока генерации для тонких пленок, выполненных из олова. Зависимостй 1 . относится к узкой пленке толщиной

3500 А, длиной 8б мкм и шириной 20

1 мкм; зависимость 2 соответствует пленке толщиной 570 Е, длиной 110 мкм и шириной 15 мкм, а зависимость 3 соотвеТствует широкой пленке толщиной

570 К, длиной 4 мм и шириной 60 мкм.

Пленки размещали в криостате, выполненном в виде сосуда Дьюара. В качестве источника тока генерации ис.пользовали химические аккумуляторы.

Генерируемый пленкой при заданной 30 температуре Т сигнал усиливался широКополосным усилителем и после его детектирования записывался на двухкоординатном регистрирующем приборе в зависимости от тока, пропускаемого 35

90 4 через пленку. Иэ полученной эаансимости определялась величина Т . Затем определяли значения 7 при других температурах и по полученным значениям IÄ строили зависимость T„(Т).

Формула и з о б р е т е и и я

Способ определения. критической температуры сверхпроводящего материала пленки, заключающийся в пропускании тока через пленку, помещенную в среду с заданной температурой Т, измерении величины тока и изменении температуры среды, о т л и ч а ю -. шийся тем, что, с целью повышения точности определения критической температуры и упрощения способа, при измерении тока фиксируют его величину Тг, при которой возникает генерация пленкой электромагнитных колебаний, и приращениг этой величины при изменении температуры среды, а критическую температуру Т материала пленки определяют па формуле где I — ток, прп котором происходит генерация пленкой электромагнитных колебаний при температуре Т;

Ь? — изменение тока Т„ при изменении температуры среды на величину ьТ.

0,5

2,0

15 7Г, йА

2.0

f,2

Составитель В. Куликов

Редактор А. Вер Техред И.Попович Корректор Л. Патай

»»»»»

»

,Çàêàç, 4356, Тираж 510 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4