Введение
ГЛАВА 1. Теоретическое исследование сигнальных и шумовых характеристик низкотемпературных вч сквидов 33
1.1. Теория вольтамперной характеристики и собственного шума низкотемпературного гистерезисного ВЧ СКВИДа 33
1.1.1. Теория собственного наклона плато ВАХ 39
1.1.2. Вольтамперная характеристика при больших значениях параметра ...46
1.1.3. Расчет собственного шума интерферометра .49
1.1.4. Свойства вероятностных функцийЧ>о(т), NPiCt) 52
1.1.5. Влияние тепловых флуктуации на наклон плато ВАХ „55
1.1.6. Тонкая структура ВАХ... 59
1.1.7. Влияние теплового шума контура и токового шума предусилителя на наклон плато ВАХ 61
1.1.8. Выходной шум ВЧ СКВИДа... 64
1.2. Теория сигнальных и шумовых характеристик сверхпроводникового квантового интерферометра с двумя петлями квантования 65
1.2.1. Стационарные уравнения 67
1.2.2. Динамические уравнения 69
1.2.3. Сигнальные свойства 71
1.2.4. Собственный шум Д-СКВИДа.. 77
ГЛАВА 2. Некоторые вопросы теории и применения высокотемпературного вч сквида 86
2.1. Флуктуационная теория вольтамперной характеристики высокотемпературного ВЧ СКВИДа.. 86
2.1 Л Уравнения ВТСП ВЧ СКВИДа при высоком уровне тепловых флуктуации 89
2.1.2 Квазистационарное решение уравнения Фоккера-Планка 91
2.1.3 Вычисление усредненного тока в кольце СКИ ,.92
2.1 .4 Анализ амплитудно-частотной характеристики .96
2.2 Экспериментальное определение параметров высокотемпературного ВЧ СКВИДа 101
2.2.1. Характеристики датчика 101
2.2.2. Методика измерений .102
2.2.3. Экспериментальные результаты ...105
2.3. Применение высокотемпературного ВЧ СКВИДа для исследования ток-фазового соотношения в высокотемпературных сверхпроводниках ... 109
2.3.1. Фазовое детектирование второй гармоники ТФС ...112
2.3.2. Амплитудное детектирование второй гармоники ТФС 116
2.3.3. Сравнение с экспериментом .119
ГЛАВА 3. Теория вольтамперной характеристики высокотемпературного сквида постоянного тока . 123
3.1. Вольтамперная характеристика ПТ СКВИДа с малой индуктивностью... 130
3.2. Вольтамперная характеристика ПТ СКВИДа с большой индуктивностью 133
3.2.1. Решение двумерного уравнения Фоккера-Планка... 134
3.2.2. Сравнение теоретических вольтамперных характеристике известными полуэмпирическими зависимостями и результатами компьютерных расчетов 139
3.2.3. Зависимость критического тока ПТ СКВИДа от тока смещения, соответствующего максимальной глубине модуляции. 146
3.2.4. Сравнение теоретических вольтамперных характеристик с экспериментальными .148
3.3. Вольтамперная характеристика несимметричного ПТ СКВИДа. 151
3.3.1. Численные результаты 157
3.3.2. Сравнение с экспериментом 164
ГЛАВА 4. Теория вольтамперной характеристики низкотемпературного резистивного сквида постоянного тока и разработка на его основе шумового термометра для милликельвинового диапазона температур 167
4.1. Теоретическое исследование вольтамперной характеристики резистивного ПТ СКВИДа 171
4.1.1. Динамические уравнения ПТЯ-СКВИДа 173
4.1.2. Вольтамперная характеристика симметричного резистивного ПТ СКВИДа... 175
4.1.3. Поправки к токам 179
4.1.4. Влияние индуктивности интерферометра на выходное напряжение.. 180
4.1.5. Вольтамперная характеристика резистивного ПТ СКВИДа при наличии токовой асимметрии 182
4.1.6. Поправки к частоте 184
4.2. Шумовой термометр на основе тонкопленочного резистивного ПТ СКВИДа ...187
4.2.1. Принципы шумовой термометрии на основе ПТ R-СКВИДа. 187
4.2.2. Анализ погрешностей измерения . 190
4.2.3. Оценка погрешности измерения температуры 200
4.2.4. Экспериментальные результаты измерения шумовой тем пературы..204
ГЛАВА 5. Макроскопические квантовые эффекты в сквидах и сверхпроводниковых квантовых интерферометрах . 208
5.1. Влияние макроскопического квантового туннелирования магнитного потока на предельную чувствительность ВЧ СКВИДа 213
5.1.1. Вероятность перехода между потоковыми состояниями в квантовом режиме 214
5.1.2. Влияние МКТ на вероятностную функцию распределения моментов скачков потока в автономном интерферометре 216
5.1.3. Влияние МКТ на наклон плато ВАХ и на собственный шум ВЧСКВИДа... „218
5.2. Макроскопическая квантовая когерентность в сверхпроводниковых интерферометрах ..221
5.2.1. Двухуровневая квантовая динамика одноконтактного СКИ .221
5.2.2. Квантовая динамика трехконтактного СКИ ...231
5.2.3. Изучение квантовых свойств трехконтактного СКИ с помощью низкочастотного импедансного метода 237
5.2.4. Исследование возможности прямого детектирования когерентных квантовых колебаний в трехконтактном сверхпроводниковом кубите 251
Выводы к главе 5 278
ГЛАВА 6. Применение сверхпроводниковых квантовых интерферометров для детектирования ядерного магнитного резонанса . .280
6.1. Эволюция продольной компоненты вектора намагниченности Mz...284
6.2. Сравнение традиционного ЯМР спектрометра и СКВИД ЯМР спектрометра по отношению сигнал-шум 291
6.2.1. Отношение сигнал-шум традиционного ЯМР спектрометра 291
6.2.2. Отношение сигнал-шум СКВИД ЯМР спектрометра продольной компоненты намагниченности .293
6.2.3. Отношение сигнал-шум СКВИД ЯМР спектрометра поперечной компоненты намагниченности ...296
6.2.4. Отношение сигнал-шум СКВИД ЯМР спектрометра поперечной компоненты намагниченности с резистивным трансформатором потока 298
6.3. Относительная по отношению к ядрам водорода чувствительность СКВИД ЯМР спектрометра 299
6.4. СКВИД ЯМР спектрометр как измеритель абсолютного значения магнитного поля 302
6.5. Детектирование ЯМР переходов, возбуждаемых в проводниках токами проводимости 309
6.5.1. Постановка задачи ..310
6.5.2. Решение для конкретных геометрий проводников ...312
6.5.3. Низкочастотный импеданс образца 315
6.5.4. Оценка величины эффекта .316
6.5.5. Детектирование ЯМР переходов с помощью СКВИДа 320
6.6. Низкополевая Mz спектроскопия твердых и жидких тел 324
6.6.1. Введение 324
6.6.2. Гамильтониан независимых спинов > 329
6.6.3. Формализм матрицы плотности .330
6.6.4. Mz спектроскопия невзаимодействующих ядер... 331
6.6.5. Низкополевая Mz спектроскопия ядерного дипольного взаимодействия в твердых телах 340
6.6.6. Низкополевая М2 спектроскопия ядерного квадрупольного резонанса в твердых телах. 347
6.6.7. Низкополевая Mz спектроскопия ядерного магнитного резонанса в жидкостях... 366
Выводы к главе 6 379
Заключение 382
Список литературы .388
