本文關(guān)鍵詞：超導(dǎo)重力儀器溫度效應(yīng)研究

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【摘要】：超導(dǎo)重力儀器雖然具有系統(tǒng)熱噪聲低、材料機(jī)械穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),但是極易受溫度波動(dòng)的影響,溫度波動(dòng)是超導(dǎo)重力儀器低頻噪聲的主要來源之一。溫度對超導(dǎo)重力儀器的影響主要來自兩個(gè)方面:首先,SQUID中超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)的臨界電流是溫度的函數(shù),導(dǎo)致SQUID的輸出隨溫度變化;其次,由于超導(dǎo)體中磁場穿透深度是溫度的函數(shù),因此靠近超導(dǎo)體的感應(yīng)線圈的有效電感隨溫度變化。為了明確超導(dǎo)重力儀器的溫度穩(wěn)定性需求,本文對超導(dǎo)重力儀器的溫度效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的測試。精確地溫度控制和調(diào)制是進(jìn)行超導(dǎo)重力儀器溫度效應(yīng)測試的前提,采用多級被動(dòng)熱隔離加主動(dòng)PID控制,24h內(nèi)實(shí)驗(yàn)空間的溫度可穩(wěn)定在±200μK范圍。實(shí)驗(yàn)空間的溫度可在4.2K~5.0K之間進(jìn)行調(diào)節(jié),并且壓力水平可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求進(jìn)行調(diào)節(jié)。在4.2K~4.7K之間對SQUID噪聲水平進(jìn)行了測試,結(jié)果顯示,只要溫度足夠穩(wěn)定,SQUID噪聲水平不隨它工作的溫度改變。然而SQUID的輸出受溫度的影響,實(shí)驗(yàn)測得SQUID的輸出與溫度的關(guān)系為(0.14±0.01)Φ0/K,相當(dāng)于超導(dǎo)重力儀的輸出隨溫度的變化為(0.014±0.001)ng/mK。設(shè)計(jì)了一套超導(dǎo)電路用來測試超導(dǎo)感應(yīng)線圈的溫度效應(yīng),實(shí)驗(yàn)測得感應(yīng)線圈的有效電感與溫度的關(guān)系為(2.37±0.07)nH/K,如果線圈用來測量超導(dǎo)重力儀器中檢驗(yàn)質(zhì)量的位移,相當(dāng)于溫度引起的位移為(1.38±0.04)×10-7m/K。根據(jù)上面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,對超導(dǎo)重力儀器溫度效應(yīng)進(jìn)行估算,對于固有頻率4Hz的重力儀,要達(dá)到1ng分辨率,溫度需控制穩(wěn)定在115μK范圍內(nèi);基線長0.2m的梯度儀要達(dá)到1E的分辨率,溫度梯度需控制在10μK/m內(nèi)。
【關(guān)鍵詞】：溫度控制 SQUID 溫度效應(yīng) 穿透深度
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH76
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 重力測量的意義及其發(fā)展9-10
• 1.2 超導(dǎo)重力儀器測量原理10-11
• 1.3 溫度對超導(dǎo)探測系統(tǒng)的影響11-13
• 1.4 研究目標(biāo)13-14
• 2 溫度控制14-27
• 2.1 方案設(shè)計(jì)14-16
• 2.2 熱傳導(dǎo)理論16-18
• 2.3 實(shí)驗(yàn)空間傳熱分析18-20
• 2.4 加熱線的選擇20-21
• 2.5 溫度控制21-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 3 SQUID溫度效應(yīng)27-36
• 3.1 SQUID工作原理27-29
• 3.2 SQUID本底噪聲測試29-33
• 3.3 SQUID輸出的溫度效應(yīng)測試33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 4 超導(dǎo)感應(yīng)線圈溫度效應(yīng)36-59
• 4.1 超導(dǎo)加速計(jì)分析36-39
• 4.2 溫度對超導(dǎo)感應(yīng)線圈的影響分析39-42
• 4.3 實(shí)驗(yàn)中低溫部件制作42-52
• 4.4 超導(dǎo)感應(yīng)線圈溫度效應(yīng)測試52-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 5 總結(jié)與展望59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 附錄1碩士期間成果65-66
• 附錄2低溫真空密封接頭66-67
• 附錄3低溫真空樣品桿67

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1019706