Сверхпроводниковые квантовые интерферометры

Из описания квантовой интерференции сверхпроводящих токов при помещении контура с одной или двумя слабыми связями в магнитное поле видно, что это явление аналогично интерференции света. В оптических интерферометрах световую волну обычно расщепляют на две идущие по разным путям. Для этого используют или две щели в непрозрачной перегородке, или два зеркала, или полупрозрачную пластинку, или другие приспособления. В одну из половинок вносят, например, изучаемый прозрачный объект и по возникшей разности фаз находят его толщину, показатель преломления и другие характеристики. Эта аналогия объясняет смысл термина "сверхпроводниковый квантовый интерферометр" или сокращенно "сквид" (по сокращениям слов в английском написании). В сквиде сверхпроводящий ток также расщепляется на две части, каждая из которых (или только одна) проходит свой туннельный контакт, а затем они сводятся вместе. Разность фаз при этом изменяется с помощью магнитного поля, и поэтому его поток или индукцию можно измерять таким интерферометром.

В работающем сквиде можно предварительно создать небольшой постоянный ток (смещение). Тогда в непосредственной окрестности тех точек, где критический ток равен нулю, сверхпроводимость туннельных контактов (или слабых связей) разрушится и присоединенный к сквиду вольтметр покажет падение напряжения. Тогда уже при изменении потока на сотые или даже тысячные доли кванта вблизи такой точки на сквиде появится достаточно большое напряжение, пропорциональное величине магнитного поля. Таким путем чувствительность к магнитному потоку доводят до . Применяя преобразователи различных физических величин в поток магнитного поля, получают очень чувствительные измерители тока, напряжения, температуры и т.д.

На практике наибольшее распространение сквиды получили в медицине, физике и дефектоскопии. Их большие преимущества перед другими приборами для измерения магнитных полей - сверхвысокая чувствительность и возможность бесконтактных измерений. Это позволяет регистрировать очень слабые магнитные поля, связанные со слабыми электрическими токами, возникающими в живых организмах. Удается регистрировать магнитокардиограммы, магнитоэнцефалограммы, магнитограммы работы мышц, желудка, глаза. Однако при этом требуется экранированная комната, так как соответствующее магнитное поле на несколько порядков величины меньше магнитного поля Земли.

В геофизике с помощью сквид-магнитометров можно вести геологическую разведку с самолета или спутника, изучать такие активные процессы в Земле, как извержения вулканов, предсказывать землетрясения.

Дата добавления: 2014-01-20