Сверхпроводниковый флюксметр

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) 94 С 01 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2 0 о,В. Н. А. Ту 88,8)Уль орош Систрих Б.Ти контак с. 37. ость. приме нера С там овс 19оводимы и их а ениеМ и Фо61 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(21) 3890582/24- (22) 24.04.85 (46) 30.10.87, Б (72) П.А. Бахтин В.В, Масалов и А (53) 621.317.44( (56) Лихарев К.К темы с джозефсон М.: Изд-во МГУ,Слабая сверхп вые интерферомет Под ред, Шварца Мир, 980, с, 15(54) (5 ) СВЕРХПРОВОДНИКОВЫИ ФЛЮКСМЕТР,содержащий источник тока смещения,усилитель переменного тока, синхронный детектор, интегратор, резисторобратной связи, разделительный конденсатор, катушку обратной связи, генератор, двухконтактный сверхпроводящий квантовый интерферометр, подключенный к входу усилителя переменноготока, выход которого соединен с первым входом синхронного детектора, выход которого последовательно соединенс интегратором и первым выводом резистора обратной связи, второй выводкоторого соединен с катушкой обратнойсвязи и через разделительный конденсатор - с выходом генератора и вторымвходом синхронного детектора, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения чувствительности, внего дополнительно введены переменныйрезистор, постоянный резистор и компенсационная катушка, которая индуктивно связана с двухконтактным сверхпроводящим квантовым интерферометроми электрически соединена с первымкрайним выводом переменного резистора, второй крайний вывод которогосоединен с катушкой обратной связи,а средний вывод соединен с источникомтока смещения и через постоянный резистор соединен с двухконтактнымсверхпроводящим квантовым интерферометром.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения малых изменениймагнитных потокав в области сверхнизких частот, а также для измерения лю 5бых физических величин, преобразуемых в магнитный поток, например, напряжения, тока, магнитной восприимчивости, ускорения и т.д, 10Целью изобретения является повышение чувствительности сверхправодникового флюксметра в области низкихчастот,На фиг. 1 представлена блок-схемафлюксметра; на фиг. 2 - зависимостьвыходных напряжений двухконтактногасверхпроводящего квантового интерферометра от модулированного внешнегомагнитного патока. 20Сверхпроводниковый флюксметр содержит источник 1 тока смещения, усилитель 2 переменного тока, синхронный детектор 3, интегратор 4, резистор 5 обратной Связи, разделительный 25конденсатор 6, катушку 7 обратной свяиз, генератор 8, двухконтактный сверхпроводящий квантовый интерферометр 9,,переменный резистор 10, постоянныйрезистор 11, компенсационную катушку 12, причем двухкантактный сверхпроводящий квантовый интерферометр 9подключен к входу усилителя 2, выходкоторого соединен с первым входомсинхронного детектора 3, выход кото 35:рого последовательно соединен с интегратором 4 и первым выводом резистора 5 обратной связи, а второй вывод соединен с катушкой 7 обратнойсвязи и через разделительный конденсатор 6 - с выходом генератора 8 ивторым входом синхронного детектора3, а компенсационная катушка 12 индуктивно связана с двухконтактнымсверхпроводящим квантовым интерфераметром 9 и электрически соединена спервым крайним выводом переменногорезистора 10, второй крайний выводкоторого соединен с катушкой 7 обратной связи, а средний вывод соединенс источником 1 тока и через постоянный резистор 11 соединен с двухконтактным сверхпроводящим квантовыминтерферометром 9.Устройство работает следующим об 55разом.Измеряемйй магнитный поток и, какследствие, выходной сигнал двухконтактного сверхпроводящего квантового ингерфероетр 9 и 1 су 1 иру тся;инитным потоком ив 1 Одимык кГуко обратной связи при протекаиии через нее синусоидального тока через разделительный конденсатор 6 от генератора 8. Сигнал с двухконтактнаго сверхпроводящего квантового интерферометра 9 поступает на усилитель 2 переменного тока, а затем - на первый вход синхронного детектора 3, опорной частотой которого служит сигнал генератора, 8. Выходные сигналы Ч, и Ч (фиг. 2), получаемые при Ф=Ф, и Ф=Ф, изменяются с частотой модуляции и находятся по отношению друг к другу в противафаэах. Напротив, при Ф=Ф, выходной сигнал изменяЕтся с удвоенной частотой модуляции и поэтому не содержит основной гармоники генератора (Ф - квант магнитного потока).Далее выходной сигнал основной частоты преобразуется с помощью синхронного детектора 3 в управляющеенапряжение, которое поступает на интегратор 4,Если полный магнитный поток в контуре двухконтактнаго сверхпроводящегоквантового интерфераметра 9 не равенцелому числу квантов магнитного потока и Ф то на интегратор 4 будетпоступать с выхода синхронного детектора 3 напряжение коррекции, и компенсирующий магнитный поток, создаваемый катушкой 7 обратной связи, будетизменяться да тех пор, пока полныймагнитный поток не станет равным и ФПри изменении внешнего магнитногопотока в каждый момент времени устройство переходит в равновесное состояние с новым значением компенсирующего магнитного потока, так чта полныймагнитный поток в контуре интерферометра остается квазипостоянным и равным пФ. При этом так через резистор5 обратной связи, который создаеткомпенсирующий магнитный поток, авместе с ним и напряжение на выходеинтегратора 4, служит непосредственной мерой величины изменения внешнего магнитного потока,Повьшение чувствительности предлагаемого сверхпроводникового фпюксметра достигается путем компенсации изменения паразитнага магнитного потока в контуре интерфераметра, вызванного нестабильностью источника 1 тока смещения и неиндентичностью сверхпроводящих контактов, составляющихКорректор А. Обруча едактор Г. Улыбин Заказ 5205 Подписное Тираж 729 ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 113035, Москва, Ж, комитета СССРи открытийаушская наб., д графическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Произв ои тя енно по 3 2810 двухконтактный сверхпроводящий квантовый интерферометр 9. Для этого последовательно к катуш 5 ке 7 обратной связи подключена компенсационная катушка 12. Соотношение потоков в катушках 7 и 12 достигается положением движка переменного резистора 1 О. Соотношение токов через О интерферометр и катушки определяется параметрами резисторов 1 О и 11. Необходимым и достаточным условием независимости положения рабочей 15 точки сверхпроводникового флюксметра от дрейфа источника 1 тока смещения является выполнение соотношения1 с Ь,1, -Ь(Ь, +Ь,) (1, +1,) 20 где 1 - коэффициент, связывающий внешний магнитный поток с током смещения и суммарной индуктивностью сверхпроводящих контактов;- коэффициент пропорциональности 25 между током смещения интерферометра и током через постоянный резистор 11;и Ь - индуктивности сверхпроводящих контактов; 101 и 1 - критические токи через сверхпроводящие контакты.Установление рабочей точки сверкпроводникового флюксметра согласно условию (1) осуществляется переменным резистором 10. В случае симметричного двухконтактного сверхпроводя-, щего квантового интерферометра, при выполнении условия Ь 1 =Ь 1 коэффициент 1 =О, а, следовательно, потребность в компенсации нестабильности источника тока смещения отпадает. Однако симметрия плеч сверхпроводящего квантового интерферометра на практике встречается редко.Изобретение позволяет, по сравнению с прототипом, значительна уменьшить частоту среза избыточного шума, что повышает чувствительность сверхпроводникового флюксметра (на один - два порядка) без ухудшения остальных эксплуатационных характеристик, а также позволяет расширить температурный рабочий диапазон и уменьшить стоимость неохлаждаемой электроники за счет существенного снижения требования к стабильности источника тока