книги из ГПНТБ / Диденко А.Н. Сверхпроводящие волноводы и резонаторы

А Н Д и д е н к о

СВЕРХП РОВОДЯ ЩИ Е ВОЛНОВОДЫ И РЕЗОНАТОРЫ

Москва «Советское радио» 1973

Предисловие

Сверхпроводимость — одно из наиболее интересных физических явлений. Долгое время это явление изуча­ лось !с чисто .научными целями и только сравнительно недавно его стали учитывать іпри разработке и конструи­ ровании новых физических устройств и .приборов. Так, сверхпроводящие магниты 'применяются при создании постоянных и переменных магнитных полей высокой на­ пряженности .(порядка десятков и сотен килоэрстед). Обсуждается вопрос о передаче электроэнергии на боль­ шие расстояния с помощью сверхпроводящих линий передачи. На основе эффекта Джозефсона разрабатыва­ ются СВЧ генераторы и усилители.

Большие •пе'ропективы открываются также в связи ~ использованием в технике СВЧ сверхпроводящих вол­ новодов и резонаторов. Использование таких систем по­ зволяет получать высо'костаб'ильные перестраиваемые генераторы и усилители большой мощности, конструиро­ вать широкополосные линии задержки, исследовать сверхтонкую структуру полупроводников и диэлектри­ ков, получать непрерывные потоки частиц с малым энергетическим разбросом. Можно надеяться, что со вре­ менем будут появляться новые области применения сверхпроводящих СВЧ систем.

В последние годы вопросы изготовления и использо­ вания сверхпроводящих волноводов и резонаторов в раз­ личных областях техники широко обсуждаются на науч­ ных конференциях и в многочисленных журнальных статьях и обзорах. Однако разрозненность публикаций, разнотипность их изложения, а также малая доступность

у нас, так и за рубежом, и ознакомить широкий круг научных сотрудников с современным состоянием в этой

3

области. Заслугой автора является то, что он удачно пользуется 'понятием .поверхностного импеданса so всех главах. Это позволяет излагать весь материал с единой точки зрения, ка« отдельные части одного сложного явления.

В первых главах книги даны основные положения теории сверхпроводимости, приведены сведения о сверх­ проводящих материалах и рассмотрено распространение электромагнитных волн в сверхпроводящих волноводах. При этом систематически сравниваются результаты тео­ ретических исследований проводников в переменном элек­ тромагнитном поле, проводимых А. А. Абрикосовым, Л. П. Горьковым и И. М. Халатниковым, с эксперимен­ тальными данными, полученными в последнее время. Далее рассматриваются методы измерения .параметров сверхпроводящих резонаторов бегущих и стоячих воли, обсуждается технология изготовления сверхпроводящих систем.

Думается, -что значительный интерес у специалистов вызовет описание методов .контроля состояния поверх­ ности сверхпроводников. Это очень важно для получения повторяемости результатов и для разработки более со­ вершенной технологии.

В последних главах автор приводит сведения о воз­ можных областях применения сверхпроводящих волно­ водов и резонаторов, более подробно останавливаясь на их использовании в ускорительной технике.

Несмотря на небольшой объем, книга содержит основной фактический материал и, несомненно, будет полезна для инженеров и научных сотрудников, а так­ же студентов старших курсов высших учебных заведе­ ний, желающих подробнее ознакомиться с применением сверхпроводников в технике СВЧ.

Автор считает приятным долгом выразить глубокую благодарность кандидатам наук В. П. Григорьеву, В. К. Кононову, Г. П. Фоменко, Ю. Г. Юшкову за полез­ ные замечания и помощь при оформлении рукописи.

Академик Н. Д. ДЕВЯТКОВ

От автора

Число проблем, которые, возникают в связи с исполь­ зованием сверхпроводящих волноводов и резонаторов в различных областях техники, и число лиц, интересую­ щихся этими проблемами, быстро растет, и необходима систематизация имеющихся сведений по данной темати­ ке. К сожалению, пока таких книг нет ни у нас, ни за рубежом. В данной .книге сделана попытка системати­ зировать 'материалы журнальных -статей и работ различ­ ных исследовательских групп.

При написании книги автором были использованы материалы американских, западногерманских, (француз­ ских и советских ученых, обсуждавшиеся на различных конференциях и совещаниях по прикладной сверхпрово­ димости и ускорителям заряженных частиц и опублико­ ванные в трудах этих конференций и различных журна­ лах, а также оригинальные результаты, полученные автором и сотрудниками руководимой им лаборатории [43,92,96,99,110].

В оси иге использована система СИ. Необходимо от­ метить, что применительно к вопросам электродинамики СВЧ, которые здесь рассматриваются, она является не особенно удобной, и поэтому вместо такой важной для сверхпроводников характеристики, как напряженность магнитного поля, мы пользуемся индукцией магнитного поля, позволяющей более просто перейти к привычным и широко распространенным величинам для напряжен­

5

Список обозначений и единиц измерений используемых величин (в системе СИ)

6

Р— потери мощности в стенках резонатора; вводимая мощ­ ность (Вт)

7

Г л а в а п е р в а я

НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ О СВЕРХПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛАХ

1.1.Общие сведения о сверхпроводниках

К'настоящему 'времени установлено, что сверхпрово­ димость наблюдается более ;чем у 20 чистых элементов и большого числа соединений и сплавов. В табл. 1.1, со­ ставленной на основе [1, 2] и уточненной .по последним

данным [3, 4], приведены значения критических темлера-

Т а б л и ц а 1.1

9