Способ контроля тепловой стабильности сверхпроводящих СВЧ-резонаторов Советский патент 1990 года по МПК H01L39/24 

Изобретение относится к технике СВЧ-измерений и может быть использовано для контроля параметров сверхпроводящих (СП) СВЧ-резонаторов, в частности для выявления не- однбродностей в материале СП СВЧ- резонаторов .

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа.

Способ осуществляют следующим образом.

На наружной поверхности сверхпроводящего СВЧ-резонатора, изготов-, ленного, например, из ниобия, размещают систему датчиков температуры. Для обеспечения возможности измерения температуры внутренней поверхности СПР при наружном расположении датчиков, последние предварительно подвергают калибровке, проводимой по известному способу на образцах той же толщины, что и стенка исследуемого СПР. Резонатор помещают в криостат и охлаждают жидким гелием до рабочей температуры. Затем в резонатор вводят СВЧ-мощность и фиксируют амплитудные и временные характеристики сит на нов с датчиков температуры (например, nv-гем ввода в

N

Ф

О ЈП

ЭВМ, осциллогра фированием и др.), после чего СВЧ-мощность выключают, систему датчиков дистанционно перемещают в другое положение, включают СБЧ-генератор и процесс измерений повторяю 1 до тех пор, пока не будет снята температурная карта всей поверхности резонатора. После этого путем обработки амплитудно-временных характеристик полученных сигналов строят карты пространственного распределения температуры внутренней поверхности резонатора и температуропроводности материала стенок резонатора, по которым делают вывод о пределах тепловой стабильности исследуемого резонатора и наличии и местоположении дефектов материала. При этом для построения карты пространственного распределения температуры внутренней поверхности резонатора используют информацию о максимальной амплитуде сигнала с датчика температуры в каждой точке 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-резонато- ров был экспериментально проверен на цилиндрическом,резонаторе трехсантиметрового диапазона с величиной Добротности до 5«10. Резонатор изготовлен 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 входу запоминающего осциллографа типа С8-12. 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 во времени, из которой находят необходимое для расчетов значение t. В проведенных экспериментах типичное значение t составляет 0,5с, откуда следует, что измеренное эначение коэффициента температуропроводности ниобия при 4,2 К составляет 2,1-10 см /с, чтр совпадает с известными литературными данными.

Таким образом, предлагаемый спо5 соб позволяет определять причины и места возникновения тепловой нестабильности СПР (либо это наличие дефектов поверхностного токонесущего слоя сверхпроводника, либо наличие

0 дефектов во внутренних слоях материала) . В зависимости от местонахождения и природы дефектов для доводки СПР могут быть применены совершенно разные технологии, направленные

5 на совершенствование структуры или поверхности, или объема сверхпроводника. Кроме того, предлагаемый способ позволяет прогнозировать величину предельно достижимого уровня на0 пряжения СВЧ-поля в конкретных сверхпроводящих СВЧ-резонаторах непосредственно в рабочих условиях.

ормула изобретения

Способ контроля тепловой стабильности сверхпроводящих СВЧ-резонато ров, включающий подвод СВЧ-энергии и измерение температуры наружной поверхности ре.эонатора прокалиброванными датчиками температуры, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа, измеряют изменение температуры 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 су- дят о наличии дефектов в объеме стенки резонатора и их местоположении.

Изобретение относится к технике СВЧ-измерений и может быть использовано для контроля параметров сверхпроводящих СВЧ-резонаторов путем импульсного теплового воздействия на внутреннюю поверхность резонатора и измерением временной зависимости температуры внешней поверхности с последующей обработкой амплитудно-временных характеристик полученных сигналов. Способ позволяет одновременно оценить эффективность отвода тепла от внутренней поверхности резонатора через стенки в окружающий жидкий гелий, а также выявить наличие и местоположение дефектов в объеме материала резонатора.