Способ контроля тепловой стабильности сверхпроводящих свч резонаторов

(19 01) Щ) Н 01 1. 39/24 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ом по.КиИзобретениСВЧ-измерений эовано д техникеиспольтносится к может быть оля параме (СП) СВЧ-.р ровзона ля конт водящихастност ерхп ния неП СВЧдля выявлатериале в днородностей еэонаторов.Цель изобре ункциональных я - расширение можностей спос ующим б о ствляют бравом. На наружн о СВЧи сверхпр изготов-, бия, разповерхно резонатора, имер, из ни одящег енного ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ ССО(71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томск литехническом институте им. С,М рова(56) Диденко А,Н Севрюкова А.А., Ятис А,А, Сверхпроводящие ускоряющие СВЧ-структуры.М.: Энергоатомиздат, 1981.Р 1 е 1 Н. Ма 8 позс шеСЬойз оГ зцрегсопйцсй 1 пя сач 11 цз апй 1 йепС 1- йсааоп оГ рЬепошепе. Ргос. оХ иог 1 с ЬоР оп КР БцРегсопйцсйьл 11:У Каг 1 вгцЬе, 1980, р. 85-118.(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕПЛОВОЙ СТАБИЛЬНОСТИ СВЕРХПРОВОДЯ 1 ИХ СВЧ-РЕЗО-НАТОРОВ(57) Изобретение относится к технике СВЧ-измерений и может быть использовано для контроля параметров сверхпроводящих СВЧ-резонаторов путем импульсного теплового воздействи на внутреннюю поверхность резонато. ра и измерением временной зависимости темперагуры внешней поверхности с последующей обработкой амплитудно-временных характеристик полученных сигналов. Способ позволяет одновременно оценить эффективность отвода тепла от внутренней поверхности резонатора через стенки в окружа ющий жидкий гелий, а также выявить наличие и местоположение дефектов в объеме материала резонатора. мещают систему датчиков температуры. Для обеспечения вазможности измерения температуры внутренней поверхности СПР при наружном расположе -.нии датчиков, последние предварительно подвергают калибровке, проводимой по известному способу на образцах той же толщины, что и стенкаисследуемого СПР. Резонатор помещают в криостат и охлаждают жидким гелием до рабочей температуры. Затемв резонатор вводят СВЧ-мощность ификсируют амплитудные н временные характеристики сигналов с датчиков температуры (,например, путем ввода вЭВИ, осциллографированием и др.), после чего СВЧ-мощность выключают,систему датчиков дистанционно перемещают в,другое положение, включают СВЧ-генератор и процесс измерений повторяют до тех пор, пока не будет снята температурная карта всей поверхности резонатора. После этого путем обработки амплитудно-вре менных характеристик полученных сиг-налов строят карты пространственного распределения температуры внутренней поверхности резонатора и температуропроводности материала сте" .нок резонатора, по которым делают вывод о пределах тепловой стабильности исследуемого резонатора и налйчии и местоположении дефектов материала. При этом для построения 20 карты пространственного распределения температуры внутренней поверхности резонатора используют информацию о максимальной амплитуде сигнала с датчика температуры в каждой точ ке измерения, а пространственное распределение температуропроводности . материала СИР строят на основе временной зависимости величины сигнала с датчика температуры в каждой точке измерения .в интервале времени от момента включения СВЧ-генератора до достижения сигналом максимального значения и вычисления коэффициентов температуропроводности в каждой точке,Предлагаемый способ контроля тепловой стабильности СП СВЧ-резонаторов был экспериментально проверен на цилиндрическомрезонаторе трех- , сантиметрового диапазона с величиной добротности до 510 . Резонатор из-готовлен из ниобия высокой чистоты,внутренние размеры: диаметр 42 мм,высота 42 мм, толщина стенки 5 мм.На.,наружной поверхности цилиндрической части резонатора размещают три"предварительно откалиброванных датчика низких,температур типа КГ-Г, выводы которых подсоединяют к входузапоминающего осциллографа тина С 8-12, Резонатор вместе с датчиками помещают в криостат и охлажают жидким гелием до температуры 4,2 К. Затем в резонатор импульсами вводят СВЧ-энергию, на экране осциллографа фиксируют картину изменения температуры наружной поверхности резо-натора вовремени, из которой находят необходимое для расчетов значение с. В проведенных экспериментах типичное значениесоставляет 0,5 с, откуда следует, что измеренное значение коэффициента температуропро-. водности ниобия при 4,2 К составляет 2, 1 10см /с, чтр совпадает с известными литературными данными.Таким образом, предлагаемый способ позволяет определять причины и места возникновения тепловой нестабильности СПР либо это наличие дефектов поверхностного токонесущего слоя сверхпроводника, либо наличие дефектов во внутренних слоях материала). В зависимости от местонахождения и природы дефектов для доводки СПР могут быть применены совершенно разные технологии, направленные на совершенствование структуры или поверхности, или объема сверхпроводника, Кроме того, предлагаемый способ позволяет прогнозировать величину предельно достижимого уровня напряжения СВЧ-поля в конкретных сверхпроводящих СВЧ-резонаторах непосредСтвенно в рабочих условиях.Формула изобретенияСпособ контроля тепловой стабильности сверхпроводящих СВЧ-резонаторов, включающий подвод СВЧ-энергии и измерение температуры наружной поверхности резонатора прокалиброванными датчиками температуры, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа, измеряют изменение тем" пературы наружной поверхности во времени, определяют пространственное распределение коэффициента температуропроводности материала стенки резонатора, по величине температуропроводности судят о пределах тепловой стабильности резонатора, а по его отклонениям от среднего значения судят.о наличии дефектов в объеме стенки резонатора и их местоположении.