Мера напряжения на основе эффекта джозефсона

Мера напряжения на основе эффекта джозефсона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Э. Т. Француз и А. Ф. Сатрапинский (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) МЕРА НАПРЯЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ

ЭФФЕКТА ДЖОЗЕФСОНА

Ч„-пф м„

Изобретение относится к области сверх проводниковых устройств и может быть использовано для точных электрических . измерений.

Известна мера напряжения flj, которая содержит переход Джозефсона, .регуS лируемый источник постоянного тока, генератор СВЧ, нуль — индикатор и дели- тель напряжения иэ двух резисторов.

В такой мере напряжения для получе1О ния высокостабильного напряжения используется вольтамперная характеристика перехода Джозефсона, помещенного в электромагнитное поле СВЧ. Эта характе. ристика имеет участки (ступени) с нулевым дифференциальным сопротивлением, напряжение которых определяется выражением где 0 — целое число; ф„- 2,06805; бД квант магнитного потока; т частота облучения.

Таким образом стабильность напряже-. ния на переходе Джозефсона определяется стабильностью частоты облучения. Максимальное напряжение на переходе Дж зефсона 3р зависит OT числа ступеней и в известной мере составляет единицы милливольт. Для получения напряжений на уровне одного вольта применяются делитель напряжения и нуль — индикатор.

Кроме того, известна мера наппяжения на основе эффекта Джозефсона. Я, которая по совокупности сушественных признаков принята за прототип. Известная мера йа основе эффекта Джозефсона содержит переход Джозефсон, соединенный гальванической связью с источником постоянного тока и емкостной связью с генератором СВЧ.

В этой мере напряжения высокостабильным опорным напряжением является напряжение И-ой ступени на вольтамперной характеристике перехода Джозефсона облучаемого электромагнитной (>7 1642

1О

55 ся напряжение, 3 энергией СВЧ. Значение этого напряж»вЂ” ния составляет единицы милливольт, и для получения напряжения на уровне вольта применяется компараторная система, содержащая два резистора с постоянным отношением, источник постоянного тока и нул ь — индикатор.

Точность и стабильность выходного напряжения определяется максимально

1 возможным для использования напряжением на йереходе Джозефсона, максимальное значение которого зависит от технологии изготовления перехода Джозефсона и ширины энергетической щели, используемых для изготовления перехода Джозефсона сверхпроводников, чувствительностью нуль — индикатора и погрешностью калибровки и стабильностью отношения резисторов.

Недостатком известной меры напряжения.является недостаточно высокая точность выходного напряжения.

Цель изобретения — повышение точно4.ти выходного напряжения меры напряжения на основе эффекта Джозефсона.

Поставленная цель достигается тем, что данная мера напряжения снабжена включенной параллельно переходу Джозефсона цепочкой, состоящей из последовательно соединенных измерителя величи ны постоянного тока с нулевым внутренним сопротивлением и выходного резистора, с которого снимается напряжение.

Измеритель величины постоянного тока калибруется током, протекающим по этой цепочке, причем для калибровки ис- пользуется разность напряжений ступеней, лежащих на противоположных ветвях вольт-амперной характеристики.

:Это позволяет использовать напряжение на переходе Джозефсона, в два раза большее, чем в известной мере напряжения, что дает возможность увеличить точность выходного напряжения.

На чертеже изображена схема предлагаемой меры напряжения на основе эффекта Джозефсона.

Данная мера содержит регулируемый источник постоянного тока 1, гальванически связанный с измерителем постоянного тока 2 и переходом Джозефсона 3, который емкостной связью связан с генератором СВЧ 4. К измерителю постоянного тока 2 и переходу Джозефсона 3 подсоединен выходной резистор 5, Предлагаемая мера напряжения работает следукяцим образом. 4

Сначала калибруетси измеритель постоянного напряжения, состоящий дз измерителя тока 2 и резистора 5. Для этого регулировкой тока смещения от источника тока 1 через переход Джозефсона 3, помещенный во внешнее СВЧполе генератора СВЧ 4 на вольт-амперной характеристике перехода выбирается

Д. -аР ступень и отмечается показаННе А измерителя постоянного тока 2.

Затем регулировкой тока смещения источником тока 1 на вольт-амперной характеристике выбирается другая м -ая ступень и отмечается показание А „ измерителя тока 2. Ileea деления измерителя постоянного напряжения определяется как

П-ю

A Ф,М, и

Так как ступени И и hl можно выбрать на ветвях вольт-амперной характеристики противОположной полярности, то разность высокостабильных напряжений используемая для калибровки, окажется примерно в два раза больше напряжения М и, используемого в из.вестных мерах. При этом погрешность калибровки соответственно снижается.

После калибровки регулировкой тока

30 источника 1 по показаниям измерителя тока 2 на выходном резисторе 5 устанавливается требуемое выходное напряжеHHH NBblX

Чувствительность и линейный динамический диапазон измерителя постоянного . тока 2, а также величина и стабильность сопротивления резистора 5 должны соот. ветствовать требуемой точности меры.

Использование для калибровки напря40 жения на переходе Джозефсона, в два раза большего, чем в известной мере, дает возможность вдвое повысить точность выходного напряжения.

Формула изобрете ни я

Мерв напряжения на основе эффекта

Джозефсона, содержащая пере ход Джезефсона, соединенный гальванической связью с источником постоянного тока и емкостной связью с генератором СВЧ, 50 отличающаяся тем, что,c целью повышения точности выходного напряжения, она снабжена включенной параллельно переходу Джоэефсона цепочкой, состоящей из последовательно соединенных измерителя величины постоянного тока с нулевым внутренним сопротивлением и выходного резистора, с которого снимает5 б71642 6

Источники информации, бос inq Соггеп1 carnparator. фе1 оВопринятые во внимание при экспертизе ра 12,М2Р-р 41 54,1976 г

2.ч.Коке et aL сг оцъМс voetaqxe

1,3.К.Нагчеъ, Сг оремс ос. оеврЬои Shearé at РТф. Ргос AhhCO-5.Раг ь.

Effect e f StaMapd оь1щт а 8иреГссщ- Р свс,1М5,р.р И8-264 (прототип).

Составитель В. Далинин

Редактор Е, Зеленцова Техред 3. Фанта Корректор H Задерновская

Заказ 7666/1 Тираж 923 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4