- •В.Н. Игумнов Основы высокотемпературной криоэлектроники
- •Условные обозначения
- •Список сокращений
- •Предисловие
- •Введение
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Глава 1 сверхпроводимость
- •1.1. Нулевое сопротивление
- •Критические температуры некоторых сверхпроводников
- •1.2. Сверхпроводник в магнитном поле
- •Значения напряженности критического поля
- •1.3. Сверхпроводники второго рода. Вихри Абрикосова
- •Сверхпроводники второго рода
- •1.4. Энергетическая щель. Одночастичное туннелирование
- •Величина щели для различных сверхпроводников
- •1.5. Эффекты Джозефсона
- •Параметры слабосвязанных сверхпроводниковых структур, изготовленных методами интегральной технологии
- •1.6. Теория Бардина-Купера-Шриффера. Основные результаты
- •1.7. Особенности высокотемпературной сверхпроводимости
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2 высокотемпературные сверхпроводники
- •2.1. Структура высокотемпературных сверхпроводников
- •Основные свойства некоторых втсп
- •Контрольные вопросы
- •2.2. Синтез втсп материалов
- •Размеры частиц порошков, полученных разными методами
- •Контрольные вопросы
- •2.3. Технология объемных сверхпроводников
- •2.3.1. Методы жидкофазного полученияBi-2212 сверхпроводников
- •Основные параметры расплавных методов и характеристики Bi-2212 [10]
- •2.3.2. Методы жидкофазного получения y-123 сверхпроводников
- •Основные параметры раслоенных методов и характеристики y-123
- •Контрольные вопросы
- •2.4. Технология пленочных сверхпроводников
- •2.4.1. Физические методы получения тонких пленок
- •2.4.2. Химические методы получения пленок и покрытий
- •2.4.3. Подложки. Буферные слои
- •Удельное сопротивление и тСпленокY-123
- •Контрольные вопросы
- •2.5. Основные свойства сверхпроводников
- •2.5.1. Переход металл-изолятор
- •2.5.2. Терморезистивные характеристики
- •2.5.3. Критический ток
- •2.5.4. Высокотемпературные сверхпроводники в магнитном поле
- •Результаты резистивных измерений в различных сверхпроводниках [5]
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3 устройства криоэлектроники
- •3.1. Пассивные сверхвысокочастотные устройства
- •3.1.1. Микрополосковые линии. Линии задержки
- •Зависимость ширины микрополоска от длины линии
- •Линии задержки
- •3.1.2. Фильтры
- •Полосовые фильтры
- •3.1.3. Резонаторы
- •3.1.4. Приборы наS–Nпереходах
- •Контрольные вопросы
- •3.2. Болометры
- •Контрольные вопросы
- •3.3. Устройства на основе переходов Джозефсона
- •3.3.1. Джозефсоновские криотроны
- •3.3.2. Цифровые устройства на д-криотронах
- •3.3.3. Квантроны
- •3.3.4. Приемные устройства
- •3.3.5. Генераторы
- •Контрольные вопросы
- •3.4. Устройства на основе квантовых интерферометров
- •3.4.1. Сверхпроводящий квантовый интерферометр
- •3.4.2. Цифровые устройства на основе сквиДов
- •3.4.3. Магнитометры и градиентометры
- •3.4.4. Магнитометрические системы
- •Основные параметры ссм
- •Контрольные вопросы
- •3.5. Магнитные экраны
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4 лабораторный практикум
- •4.1. Синтез втсп материалов
- •Общие сведения
- •Задания
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •4.2. Получение и исследование тонкопленочных втсп элементов
- •Общие сведения
- •Характеристики распылительных систем
- •Задания
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •4.3. Получение и исследование колец-фрагментов магнитного экрана
- •Задания
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •4.4. Исследование свойств колец-фрагментов магнитного экрана
- •Общие сведения
- •Задания
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •4.5. Изготовление и исследование свойств магнитных экранов
- •Общие сведения
- •Задания
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Предметный указатель
- •Оглавление
- •Глава 1 16
- •Глава 2 50
- •Глава 3 107
- •Глава 4 165
Основные параметры ссм
Страна, год |
Температура, К |
Датчик |
Сканирование |
Пространственное разрешение, мкм | |||||
образец |
датчик |
тип |
Аэф, мкм2 |
, 10-6ФоГц-2(, мТл·Гц-2) |
АСК, мм2 |
Δx, Δy, мкм |
h, мкм | ||
Illinois, USA, 1993 |
~5 |
~5 |
НТСП СКВИД |
100 |
100 (2) |
10*10 |
< 4 |
5 |
<10 |
New York, USA, 1995 |
4,2 |
4,2 |
НТСП СКВИД |
~75 |
2 (0,05) |
0,4*0,4 |
~0,25 |
~10 |
10 |
Москва, Россия, 1994 |
77 |
77 |
ВТСП СКВИД |
600 |
20 (0,066) |
10*10 |
5 |
50 |
50 |
Maryland,USA, 1993 |
77 |
77 |
ВТСП СКВИД |
12000 |
100 (0,166) |
10*10 |
<10 |
60… 1000 |
80 |
California, USA, 1995 |
293 |
293 |
ВТСП КВИД |
260 |
18 (0,12) |
25*25 |
5,77 |
15 |
15 |
Saarbrűcken, Germany, 1997 |
77 |
77 |
ВТСП КВИД |
~0,01 |
20 (4000) |
0,015* 0,0015 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
На основе тонкопленочных СКВИДов в биомагнитной лаборатории ИРЭРАН были разработаны и созданы различные биомагнитные измерительные системы(в том числе и многоканальные).
Как уже отмечалось ранее, значительный практический интерес представляет исследование различных биоэлектрических источников, находящихся в сердце и мозге человека. Необходимо отметить, что ткани человека представляют многослойную проводящую среду, и задачу измерений можно сформулировать как определение положения биоэлектрического источника по измеренной двумерной (или трехмерной) карте магнитного поля, созданного этим источником. Для сравнения отметим, что традиционный подход заключается в измерении электрических потенциалов, создаваемых биоэлектрическими источниками: электрокардиография, электроэнцефалография и др. В этом случае задача интерпретации результатов, например, локализация биоэлектрических источников затруднена, поскольку в потенциалы вносят вклад все токовые диполи и особенно находящиеся в непосредственной близости от поверхности тела.
Измерения магнитной составляющей позволят получить новую информацию о природе и поведении биоэлектрических источников, находящихся в глубине тела биообъектов. Учитывая, что тела организмов представляют собой в электрическом смысле многослойную структуру с различными значениями проводимости, отметим, что границы этих слоев также не вносят искажений в магнитное поле. Разность потенциалов, возникающая на границах слоев из-за скачка проводимости, связана с так называемыми дипольными источниками, но они направлены радиально и не вносят вклад в магнитное поле вне тела биообъекта (хотя дают вклад в распределение потенциалов на его поверхности). Это обстоятельство обуславливает целесообразность применения магнитных методов измерений в кардиологии, поскольку они дают возможность регистрировать неискаженную магнитную компоненту кардиосигнала и получать более достоверную информацию о биоэлектрических источниках в сердце.
Традиционно магнитометрические схемы для биомагнитных исследований включают в себя один или несколько измерительных зондов, считывающую электронику, АЦП для ввода измеряемых сигналов в компьютер и программное обеспечение для управления каналами, ввода и обработки данных. СКВИД – сенсор является основным элементом измерительного зонда. В качестве приемного элемента обычно используется сверхпроводниковый трансформатор потока, выполненный в форме градиентометра первого, второго или третьего порядка. Также в измерительном зонде размещают цепи согласования низкоомного импеданса СКВИДа с высокоомным входом предварительного усилителя.
В электронике применяется модуляционная схема с обратной связью по магнитному потоку, в которой сигнал обратной связи равен измеряемому и подается через сопротивление обратной связи в СКВИД с противоположным знаком, т.е. СКВИД работает как нуль – детектор. Выходное напряжение снимается с сопротивления обратной связи, при необходимости обрабатывается с помощью дополнительных фильтров и усилителей, оцифровывается в АЦП и поступает в компьютер. Обработка сигнала определяется типом задачи, для которой данная система используется.
Необходимо отметить, что перспективы дальнейшего развития биомагнитных исследований напрямую связаны с необходимостью внедрения уже созданных образцов измерительных приборов на основе СКВИДов в клиническую практику и разработку новых методик нейро- и кардио-диагностики на их основе. Успешное применение и сертификация в клиниках США и Западной Европы нейромагнитных измерительных систем с числом каналов более 100, открывают возможности более широкого их практического применения. Появление качественных ВТСП СКВИДов дает дополнительный импульс расширению работ в этой области.