Strong-stuff.ru

Образование Онлайн
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Курс атомной физики

Ядерная физика

  • 10 недель

от 6 до 8 часов в неделю

понадобится для освоения

2 зачётных единицы

для зачета в своем вузе

Представляемый курс ориентирован прежде всего на студентов бакалавриата естественнонаучных направлений подготовки, специализирующихся в области ядерной физики, но может быть интересен студентам магистратуры и аспирантам. Помимо стандартных тем, составляющих содержание традиционного курса ядерной физики, курс содержит разделы, отражающие современное состояние науки, ее проблемы и перспективы развития. Лекции содержат оригинальные результаты исследований, не имеющие отражения в многочисленных учебниках, но глубоко раскрывающие суть рассматриваемых явлений.

О курсе

Ядерная физика является одним из основных разделов физики, связанных с описанием свойств материи в масштабе до

10-15 м и энергиях от 10-3 до 103 МэВ. Это наука естественно объединяет фундаментальные и прикладные аспекты. Ее прогресс определяется как внутренними физическими проблемами, так и развитием других областей: физики элементарных частиц, астрофизики, энергетики, ядерных и радиационных технологий, медицины и экологии.

Начинается и завершается курс лекциями о предмете ядерных исследований и их месте в общей системе естественнонаучных знаний. Даётся краткий исторический обзор, приводятся данные о мировых тенденциях развития ядерной физики, о ее связи с другими науками. Эти лекции могут быть интересны не только специалистам, но и широкому кругу любителей науки.

В курсе представлены исторические справки о знаменитых ученых, с идеями и результатами которых связаны изучаемые разделы. Приведены основные учебники, помогающие глубже изучить предмет. Предложены тренировочные упражнения и задачи.

Формат

Форма обучения заочная (дистанционная). В состав курса входят видеолекции, контрольные и проверочные вопросы по темам курса. Курс рассчитан на 10 недель.

Информационные ресурсы

Требования

Основное содержание курса включает все разделы ядерной физики, необходимые для подготовки бакалавра. Для успешного освоения материала предполагается знание основ математического анализа, методов численных вычислений, общей физики, основ электродинамики и специальной теории относительности, квантовой механики и статистической физики, основ атомной и молекулярной физики.

Программа курса

Модуль 1. Общие свойства ядер
Модуль 2. Ядерные данные и информатика
Модуль 3. Ядерные силы и структура ядер
Модуль 4. Ядерные реакции
Модуль 5. Ядерные реакции. Часть II
Модуль 6. Взаимодействие излучения с веществом
Модуль 7. Радиоактивность и ядерная спетроскопия
Модуль 8. Радиоактивность и ядерная спетроскопия. Часть II
Модуль 9. Нейтронная физика
Модуль 10. Ультрахолодные нейтроны и измерение времени жизни нейтрона

Результаты обучения

Успешное освоение курса позволит слушателю овладеть и разобраться с основными понятиями и методами ядерной физики, получить конкретные знания в этой области, пройти подготовку к дальнейшему освоению специальности.

Формируемые компетенции

В результате освоения данного курса слушатель будет:

  • основные физические явления, фундаментальные понятия, законы и теории современной и классической физики;
  • методы проведения физических экспериментов.
  • решать типовые задачи по курсу ядерной физики;
  • использовать современную вычислительную базу для обработки результатов физических экспериментов.

Курс атомной физики

Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова
Химический факультет
Кафедра радиохимии

Профессор, д.х.н. И.Н.Бекман

Курс лекций

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА


Учебное пособие


Москва, 20 10

Содержание

Аннотация

Курс посвящен некоторым аспектам ядерной физики, необходимым химикам для понимания информации, получаемой ядерно-физическими методами исследования вещества. Даны элементы теории строения атома, модели строения ядра, довольно детально описано явление радиоактивности (помимо традиционных видов распада рассмотрен и кластерный распад), представлена кинетика процессов распада и накопления цепочек генетически связанных радионуклидов. Значительное внимание уделено ядерным взаимодействиям: рассмотрены их механизмы и даны примеры различных видов ядерных реакций. Большая часть курса посвящена вынужденному делению ядер, цепным процессам деления, а также реакциям термоядерного синтеза. Рассмотрены виды ионизирующих излучений и их источники. Дано описание различных видов излучений с веществом (включая ионные пучки). Заключительная часть курса посвящена анализу роли ядерных реакций в космосе, в ядерном оружии, атомных реакторах и анализе аещества.

В первую очередь курс предназначен для студентов ВУЗов, специализирующихся в области ядерной физики, радиохимии, ядерной индустрии и радиоэкологии. Отдельные части курса могут быть полезны аспирантам и профессионалам, желающим повысить свою квалификацию. Возможно, что какие-то аспекты курса привлекут внимание широкого круга читателей, интересующихся атомным ядром, процессами, происходящими на ядерном уровне атома и ядерными реакциями.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Мой сорокапятилетний опыт преподавания на кафедре радиохимии химического факультета МГУ им. Ломоносова однозначно свидетельствует не просто о полезности, а о необходимости внедрения в сознание химиков (а первую очередь – радиохимиков) сведений об атомном ядре, его превращениях и его реакциях с элементарными частицами, в первую очередь – нейтронами. В первую очередь это касается мировоззренческих аспектов: культурный человек обязан разбираться в особенностях всех известных в настоящее время уровнях строения материи. Но и чисто прикладные аспекты не менее важны. Во-первых, радиохимики работают с радиоактивными изотопами, а часто – с радиоактивными элементами, вообще не имеющими стабильных изотопов. Регулярно они работают бок о бок с физиками – ядерщиками, выделяя и очищая продукты ядерных реакций. Поэтому полезно знать, откуда что берётся. Химикам, использующим стабильные изотопы в качестве меченых атомов, так же не мешало бы знать, как именно, по каким именно ядерным реакциям эти изотопы были получены. Во-вторых, в настоящее время химики достаточно широко применяют ядерно-физические методы исследования вещества. Здесь реализуется возможность использования информации, полученной на ядерном уровне, для получения сведений об эффектах атомных и молекулярных уровней. Известны такие способы, как метод гамма-резонансной спектроскопии (эффект Мессбауэра), аннигиляция позитронов, позитронная томография, эманационно-термический анализ, диффузионная томография и др. Сюда же можно отнести ядерный магнитный резонанс, электронный парамагнитный резонанс и др. Без элементарных знаний по ядерной физики интерпретировать результатов этих методов невозможно, а информация, получаемая ядерно-физическими методами, часто очень полезна для химиков. А иногда и уникальна.

Существующие пособия по ядерной физике трудны для химиков и зачастую содержат много лишней информации. Поэтому я взял на себя труд написания специального учебного пособия, адаптированного к знаниям и потребностям химиков-радиохимиков. Данное пособие входит в пакет учебников, предназначенных для подготовки радиохимиков. Он представлен в Интернете на моём сайте profbeckman@narod.ru: «Радиохимия», «Ядерная индустрия», «Экологическая радиохимия и радиоэкология», «Радиоактивность и радиация», «Радиоактивные элементы», «Методы регистрации ионизирующих излучений», «Метод радиоактивных индикаторов в химии», «Экологическая радиохимия и радиоэкология», «Ядерная медицина и медицинская радиохимия», «Обработка и интерпретация результатов радиохимического эксперимента» и др.

Читать еще:  Курсы английский язык 8 класс

В курсе даны элементы теории строения атома, модели строения ядра (капельная и оболочечная), довольно детально описано явление радиоактивности (помимо традиционных видов распада рассмотрен и кластерный распад), рассмотрена кинетика процессов распада и накопления цепочек генетически связанных радионуклидов. Значительное внимание уделено ядерным взаимодействиям: рассмотрены их механизмы и даны примеры различных видов ядерных реакций. Большая часть курса посвящена вынужденному делению ядер, цепным процессам деления, а также реакциям термоядерного синтеза. Рассмотрены виды ионизирующих излучений и их источники, свойства изотопов, методы их получения, разделения и очистки. Дано описание различных видов взаимодействия (поглощение и отражение) излучений с веществом (включая ионные пучки). Заключительная часть пособия посвящена анализу роли ядерных реакций в Космосе, в ядерном оружии, атомном реакторе и анализе вещества.

В первую очередь курс предназначен для студентов ВУЗов, специализирующихся в области ядерной физики, радиохимии, ядерной индустрии и радиоэкологии. Отдельные части курса могут быть полезны аспирантам и профессионалам, желающим повысить свою квалификацию. Возможно, что какие-то аспекты курса привлекут внимание широкого круга читателей, интересующихся атомным ядром, процессами, происходящими на ядерном уровне атома и ядерными реакциями.

ВВЕДЕНИЕ

Ядерная физика — раздел физики, изучающий структуру, свойства и превращения атомных ядер, а также их столкновения (ядерные реакции) друг с другом или элементарными частицами.

В ядерных исследованиях задействованы элементарные частицы, но физика элементарных (субядерных) частиц – совершенно самостоятельная наука и здесь рассматриваться не будет. Явление радиоактивности тоже не относится в полной мере к ядерной физике, но мы им займёмся, поскольку это явление интересно для радиохимиков. Техника ядерной физики (ускорители, реакторы, источники излучений, детекторы излучений) относится у ядерной физике, но в Пособии она затронута поверхностно, так как вполне самостоятельный раздел заслуживает отдельного описания.

Различают ядерную физику низких, промежуточных и высоких энергий. К ядерной физике низких энергий относят проблемы строения ядра, изучение радиоактивного распада ядер, а также исследования ядерных реакций, вызываемых частицами с энергией до 200 МэВ. Энергии от 200 МэВ до 1 ГэВ называются промежуточными, а свыше 1 ГэВ — высокими. Обширной составной частью ядерной физики низких энергии является нейтронная физика, охватывающая исследования взаимодействия медленных нейтронов с веществом и ядерные реакции под действием нейтронов. Молодой областью ядерной физики является изучение ядерных реакций под действием многозарядных ионов. Эти реакции используются как для поиска новых тяжёлых ядер, так и для изучения механизма взаимодействия сложных ядер друг с другом.

Важной частью ядерной физики является нейтронная физика. Она занимается ядерными реакциями, происходящими под действием нейтронов. Поскольку нейтрон электрически нейтрален, электронное поле ядра-мишени не отталкивает его; поэтому даже медленные нейтроны могут беспрепятственно приблизится к ядру на расстояния, при которых начинают проявляться ядерные силы. Нейтронная физика исследует также взаимодействие очень медленных нейтронов с веществом (энергия таких нейтронов порядка 0,01 эВ и меньше). Получаемые в этих исследованиях данные по рассеянию нейтронов веществом используются для выявления атомной структуры и характера движения атомов в различных кристаллах, жидкостях и отдельных молекул.

Ядерная физика делится на экспериментальную и теоретическую. Арсенал экспериментальных средств ядерной физики разнообразен и технически сложен. Его основу составляют ускорители заряженных частиц (от электронов до многозарядных ионов, а также мезонов и гиперонов), ядерные реакторы, служащие мощными источниками нейтронов, и детекторы ядерных излучений, регистрирующие продукты ядерных реакций. Для современного ядерного эксперимента характерны большие интенсивности потоков ускоренных заряженных частиц или нейтронов, позволяющие исследовать редкие ядерные процессы и явления, и одновременная регистрация нескольких частиц, испускаемых в одном акте ядерного столкновения. Множество данных, получаемых в одном опыте, требует использования компьютеров, сопрягаемых непосредственно с регистрирующей аппаратурой. Сложность и трудоёмкость эксперимента приводит к тому, что его выполнение часто оказывается посильным лишь большим коллективам специалистов.

Теоретическая ядерная физика «работает» с моделями атомного ядра и ядерных реакций; она опирается на фундаментальные физические теории, созданные в процессе исследования физики микромира. Для теоретической ядерной физики характерна необходимость использования аппаратов разнообразных разделов теоретической физики: классической электродинамики, теории сплошных сред, квантовой механики, статистической физики, квантовой теории поля. Здесь широко используются методы математической физики. Центральная проблема теоретической ядерной физики — квантовая задача о движении многих тел, сильно взаимодействующих друг с другом. Теорией ядра и элементарных частиц были рождены и развиты новые направления теоретической физики (например, в теории сверхпроводимости, в теории химической реакции), получившие впоследствии применение в других областях физики и положившие начало новым математическим исследованиям (обратная задача теории рассеяния и её применения к решению нелинейных уравнений в частных производных) и др.

Развитие теоретических и экспериментальных ядерных исследований взаимозависимо и тематически связано. Стоящие перед ядерной физикой проблемы слишком сложны и лишь в немногих случаях могут быть решены чисто теоретическим или эмпирическим путём. Ядерная физика оказала большое влияние на развитие ряда других областей физики (в частности, астрофизики и физики твёрдого тела) и других наук (химии, биологии, биофизики).

Прикладное значение ядерной физики в жизни современного общества огромно, её практические приложения разнообразны — от ядерного оружия и ядерной энергетики до диагностики и терапии в медицине. Вместе с тем она остаётся той фундаментальной наукой, от прогресса которой можно ожидать выяснения глубоких свойств строения материи и открытия новых общих законов природы.

Общий курс физики — Том 5 — Атомная и ядерная физика — Сивухин Д.В.

Название: Общий курс физики — Том 5 — Атомная и ядерная физика. 2002.

Автор: Сивухин Д.В.

Пятый том курса физики, широко известного у нас в стране и за рубежом. Книга написана на основе лекций, которые в течение ряда лет читались автором студентам Московского физико-технического института. Основное внимание уделено выяснению физического смысла и содержания основных законов и понятий атомной и ядерной физики, установлению границ применимости этих законов, развитию у студентов навыков физического мышления и умения ставить и решать конкретные задачи.

Читать еще:  Бесплатные курсы python

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие. 7
Глава I.
Кванты света
1. Энергия и импульс светового кванта. 9
2. Фотоэлектрический эффект. 14
3. Эффект Комптона. 26
4. Эффект Доплера при движении источника света в вакууме с фо­тонной точки зрения. 34
5. Отражение и преломление света в фотонной теории. Фотоны в среде. 37
6. Излучение Вавилова-Черенкова. Эффект Доплера при движении источника света в среде 40
7. Фотоны в гравитационном поле. 44
8. Некоторые опыты по обнаружению корпускулярных свойств света 46
Глава П.
Строение, энергетические уровни и спектры атома
9. Ядерная модель атома и опыты Резерфорда. 50
10. Определение заряда ядра из рассеяния рентгеновских лучей. 58
11. Спектральные закономерности. 61
12. Постулаты Бора. 64
13. Спектр водорода. 67
14. Экспериментальное подтверждение постулатов Бора. 79
15. Резонансное свечение и люминесценция. 86
16. Принципиальные недостатки теории Бора. 89
Глава III.
Волновые свойства частиц вещества
17. Гипотеза де Бройля. 92
18. Экспериментальные подтверждения гипотезы де Бройля. 99
19. Статистическая интерпретация волн де Бройля и волновой функ­ции. 109
20. Соотношение неопределенностей. 117
Глава IV.
Уравнение Шредингера. Квантование
21. Уравнение Шредингера. 128
22. Уравнение Шредингера и квантование. 133
23. Гармонический осциллятор. 138
24. Одномерные прямоугольные потенциальные ямы. 142
25. Квантование в случае сферически симметричного силового поля. 147
26. Система двух взаимодействующих частиц. 149
27. Квантование водородоподобного атома в сферически симметрич­ном случае. 153
28. Потенциальные барьеры. 157
29. К объяснению контактной разности потенциалов. Холодная эмис­сия электронов из металлов 167
Глава V.
Дальнейшее построение квантовой механики и спектры
30. Операторный метод. 172
31. Момент импульса частицы. 181
32. Сложение угловых моментов. 190
33. Квантование водородного атома в общем случае. 195
34. Энергетические уровни и спектральные серии щелочных метал­лов. 199
35. Магнетизм атомов. . 207
36. Опыты Штерна и Герлаха. Спин электрона. . 211
37. Эффект Садовского и спин фотона. . 217
38. Четыре квантовых числа электрона и тонкая структура спект­ральных термов 226
39. Правила отбора при излучении и поглощении света. . 234
40. Тонкая структура спектральных линий водорода и щелочных металлов 238
41. Простой и сложный эффект Зеемана. . 242
42. Магнитный резонанс. . 250
43. Эффект Штарка. . 259
44. Лэмбовский сдвиг уровней атомных электронов. . 263
45. Физический вакуум и объяснение лэмбовского сдвига. . 266
Глава VI.
Атомные системы со многими электронами
46. Принцип тождественности одинаковых частиц. Принцип Паули. 270
47. Объяснение периодической системы химических элементов
Д. И. Менделеева. . 276
48. Рентгеновские лучи. . 285
49. Атом гелия. 298
50. Химическая связь. Молекула водорода. 307
51. Параводород и ортоводород. 315
52. Молекулярные силы. 317
Глава VII.
Некоторые макроскопические квантовые яв­ления
53. Возможные состояния частицы в ограниченном объеме. 322
54. Теория Дебая теплоемкости твердых тел. 324
55. Типы связей атомов в твердых телах. 331
56. Колебания атомов в одномерной прямолинейной цепочке. 333
57. Фононы и квазичастицы. 340
58. Энергетические зоны в твердых телах. 348
59. Зонная структура и волны Блоха. 354
60. Сверхтекучесть. Опытные факты. 365
61. Понятие о теории сверхтекучести. 373
62. Понятие о теории сверхпроводимости. 381
Глава VIII.
Статические свойства атомного ядра
63. Введение. 390
64. Энергия связи ядра. 400
65. Размеры ядра. 410
66. Спин ядра и сверхтонкая структура спектральных линий. 416
67. Влияние спина ядра на эффект Зеемана. 427
68. Измерения спинов и магнитных моментов ядер методом магнит­ного резонанса.
Опытные данные о спинах и магнитных моментах ядер. 429
69. Четность. Закон сохранения четности. 431
70. Электрические свойства и форма ядра. 437
Глава IX.
Радиоактивность
71. Введение. 442
72. Законы радиоактивного распада. 450
73. Альфа-распад. 455
74. Бета-распад. 467
75. Гамма-излучение ядер и внутренняя конверсия электронов. 483
76. Эффект Мёссбауэра. . 487
Глава X.
Краткие сведения о ядерных моделях
77. Общие сведения. 495
78. Оболочечная модель ядра. 498
Глава XI.
Прохождение заряженных частиц и гамма-квантов через вещество
79. Введение. 510
80. Прохождение тяжелых заряженных частиц через вещество. 511
81. Прохождение легких заряженных частиц через вещество. 519
82. Прохождение гамма-квантов через вещество. 524
83. Другие проявления взаимодействия ядерных частиц с веществом. 530
Глава XII.
Источники и методы регистрации ядерных частиц
84. Ускорители. 534
85. Источники нейтронов и других нейтральных частиц. 555
86. Детекторы частиц. 560
Глава XIII.
Ядерные реакции
87. Терминология и определения. 575
88. Законы сохранения в ядерных реакциях. 579
89. Составное ядро. 587
90. Ядерные реакции, идущие через составное ядро. 590
91. Дополнительные сведения о ядерных реакциях. 594
Глава XIV.
Нейтроны и деление атомных ядер
92. История открытия нейтрона. 602
93. Деление атомных ядер. 606
94. Трансурановые элементы. 617
95. Цепная реакция и ядерные реакторы. 636
96. Природный ядерный реактор в Окло. 649
97. Использование антинейтрино для контроля ядерного реактора. 651
98. Термоядерная проблема. 654
99. Нейтронная оптика. 669
Глава XV.
Некоторые вопросы астрофизики
100. Источники энергии звезд. 683
101. Некоторые сведения из астрономии. 695
102. Краткие сведения об эволюции звезд. 699
103. Космические лучи. 716
Глава XVI.
Элементарные частицы
104. Что такое элементарные частицы. 733
105. Классификация элементарных частиц. 736
106. Античастицы. 739
107. Законы сохранения энергии и импульса и их приложения. 742
108. Законы сохранения электрического, лептонных и барионного за­рядов. 749
109. Другие законы сохранения и квантовые числа. 753
110. Кварковая модель адронов. 758
Таблицы. 766
Именной указатель. 769
Предметный указатель.

Фотоэлектрический эффект.
1. Одним из явлений, подтверждающих гипотезу фотонов, является фотоэлектрический эффект, к рассмотрению которого мы и перейдем.

В 1887 г. Генрих Герц (1857-1894) обнаружил, что освещение ультрафиолетовым светом отрицательного электрода искрового промежутка, находящегося под напряжением, облегчает проскакивание искры между его электродами. Занятый в то время исследованиями электромагнитных волн, предсказанных Максвеллом, Герц не обратил на это явление серьезного внимания. Первые исследования явления принадлежат Хальваксу (1859-1922), Риги (1850-1921) и в особенности А. Г. Столетову (1839-1896).

Читать еще:  Краткий курс истории россии 7 класс

Сущность явления, обнаруженного Герцем, состоит в том, что при освещении ультрафиолетовыми лучами отрицательно заряженного металлического тела оно теряет отрицательный заряд. При освещении такими же лучами положительно заряженного тела потери заряда не наблюдается.

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Общий курс физики — Том 5 — Атомная и ядерная физика — Сивухин Д.В. — fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать djvu
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России. Купить эту книгу

Учебники и учебные пособия

В данном разделе размещена часть учебных пособий и учебников, подготовленных коллективом кафедры.

Настоящий сборник задач является учебным пособием по общему курсу «Атомной физики», читаемому студентам 3-его курса физического факультета МГУ. Учебное пособие составлено в виде задачника, причем все задачи снабжены подробными решениями. Очередность содержания задач сборника отражает современную программу лекционного курса «Атомной физики». На протяжении десяти лет (2001-2010 гг.) задачи, входящие в сборник, предлагались для решения наиболее сильной части студентов физического факультета с целью их привлечения к самостоятельной работе, а также для эффективного контроля знаний на уровне оценки «отлично».

Настоящее учебное пособие написано на основе курса лекций по физике для студентов 4-го курса факультета прикладной математики филиала Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова в городе Баку. В нем рассматриваются вопросы, относящиеся к основам термодинамики и статистической физики. Целью курса является ознакомление студентов с основными принципами теоретической физики. Поскольку базовые знания по физике у студентов-математиков ограничены рамками школьной программы, то большее внимание, чем это обычно принято в литературе по теоретической физике, уделяется вопросам методологии и истории науки.

Настоящее учебное пособие написано на основе курса лекций по физике для студентов 4-го курса факультета прикладной математики филиала Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова в городе Баку. В нем рассматриваются вопросы, относящиеся к классической электродинамике и основам специальной теории относительности. Целью курса является ознакомление студентов с основными принципами теоретической физики. Поскольку базовые знания по физике у студентовматематиков ограничены рамками школьной программы, то большее внимание, чем это обычно принято в литературе по теоретической физике, уделяется вопросам методологии и истории науки.

Пособие содержит изложение принципов описания ряда макроскопических квантовых эффектов в конденсированных средах. Особое внимание уделено физическим явлениям, перспективным с точки зрения их использования в устройствах современной электроники, системах приема и обработки информации. Излагаемый материал оформлен в виде последовательности задач и упражнений, причем ко всем задачам дано подробное решение, что помогает студентам разобраться в актуальных проблемах микро- и наноэлектроники в ходе самостоятельной работы. Последовательность приведенных задач отражает аспекты современной программы курсов «Физика конденсированного состояния вещества», «Современные экспериментальные исследования основ квантовой механики», «Современные проблемы передачи, приема и обработки информации», «Современные проблемы физики наноструктур», читаемых одним из авторов.

Для студентов университетов, аспирантов и преподавателей по специальностям и направлениям подготовки: радиофизика, физика конденсированного состояния вещества, радиотехника, физика сверхпроводимости.

Рекомендовано Федеральным учебно-методическим объединением в системе высшего образования по укрупненной группе специальностей и направлений подготовки 03.00.00 – «Физика и астрономия», относящимся к области образования «Математические и естественные науки», в качестве учебного пособия для обучающихся по основным образовательным программам высшего образования уровня бакалавриаита по направлению подготовки 03.03.02 – Физика и магистратуры по направлению подготовки 03.04.02 – Физика.

Учебное пособие содержит описание нового типа сверхпроводящего квантового интерференционного устройства – би-сквида, включающего в свой состав одновременно одно- и двух-контактный сквиды. Входной магнитный сигнал претерпевает в этом устройстве последовательно два нелинейных преобразования, в основе которых лежат макроскопические квантовые эффекты в сверхпроводниках. В силу того, что эти нелинейные преобразования могут быть сделаны взаимнообратными в достаточно широком диапазоне, в би-сквиде достигается высокая линейность результирующего преобразования входного магнитного сигнала в напряжение. В отличие от одно- и двух-контактного сквидов, использующихся в системах с ограниченной полосой частот сигналов, би-сквид позволяет создавать широкополосные устройства с высокой линейностью сигнальных характеристик. Это крайне актуально для решения многих задач в области сверхпроводниковой электроники, в том числе, для развития новых технологий широкополосного приема и обработки сигналов.

Материал данного учебного пособия относится к читаемым на кафедре атомной физики, физики плазмы и микроэлектроники физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова курсам «Джозефсоновские структуры», «Динамика джозефсоновских систем», «Основы сверхпроводниковой электроники» для студентов четвертого и пятого курсов, обучающихся по специальности «физическая электроника»; представляется крайне полезным для подготовки специалистов в области современных микро- и нано-технологий.

Учебное пособие знакомит с физическими основами джозефсоновских сверхпроводящих квантовых решеток (Superconducting Quantum Arrays) – новых структур, расширяющих возможности современной сверхпроводниковой электроники. Такие решетки разработаны для создания на их основе новых широкополосных устройств с большим динамическим диапазоном и высокой линейностью сигнальных характеристик. В данном пособии рассматриваются возможные типы базовых ячеек, требования к характеристикам ячеек и общей структуре сверхпроводящих квантовых решеток. Приводятся результаты численного моделирования и экспериментальных исследований. Даются примеры принципиально новых практических устройств на основе сверхпроводящих квантовых решеток, таких как электрически малые антенны активного типа, и новых возможностей развития технологий широкополосного приема, вы-
деления и обработки сигналов.

Пособие предназначено для студентов четвертого и пятого курсов кафедры атомной физики, физики плазмы и микроэлектроники физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, обучающихся по специальности «физическая электроника»; представляется крайне полезным для подготовки специалистов в области современных микро- и нано-технологий. Материал данного пособия относится к читаемым на кафедре курсам «Джозефсоновские структуры», «Динамика джозефсоновских систем», «Основы сверхпроводниковой электроники».

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
×
×