專利名稱：一種使用高溫超導ybco雙晶結(jié)探測高溫超導bscco太赫茲輻射的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高溫超導YBCO雙晶結(jié)太赫茲探測器和高溫超導BSCCO太赫茲源相關技術，具體涉及一種使用高溫超導YBCO雙晶結(jié)探測高溫超導BSCCO太赫茲輻射的裝置。
背景技術：
YBa2Cu3O7(YBCO)雙晶結(jié)是利用在雙晶襯底上外延生長高溫超導薄膜(YBC0材料)，利用人工晶界而構(gòu)成的弱連接結(jié)。它是一種Josephson結(jié),其IV曲線滿足Josephson效應，可以用來做為探測太赫茲波的探測器。與其它高溫超導薄膜結(jié)相比，雙晶襯底已經(jīng)商品化，YBCO薄膜的生長工藝也已十分成熟，且雙晶結(jié)制備工藝比較簡單，結(jié)特性一致性好，成品率高，重復性好，結(jié)太赫茲頻率響應高，被廣泛應用。Bi2Sr2CaCu2O8 (BSCCO)亦是一種高溫超導材料,利用其制備的本征Josephson結(jié)(IJJ)可以輻射太赫茲波，該技術在近些年內(nèi)獲得了十分的發(fā)展，目前其在4^1空間的推算功率已經(jīng)大于30//W，頻率最高到達2.5THz,目前該技術已經(jīng)可以在某些領域應用。高溫超導YBCO雙晶結(jié)用作太赫茲探測器，具有噪聲低、響應快、靈敏度高、精度高、響應頻率高、工作溫度高等優(yōu)點。高溫超導BSCCO本征Jowphson結(jié)做為太赫茲源，其輻射具有頻率可調(diào)范圍大、射線純度高、穩(wěn)定等特點。所以如果能夠?qū)烧呓Y(jié)合，也許可以使用BSCCO做為本振，而使用YBCO做為混頻器，最終制備出集成了本振的高溫超導太赫茲探測器。做為該集成探測器的第一步，首先需要使用YBCO成功探測到BSCCO輻射出太赫茲波，而目前國際上尚沒有該方向的相關報道。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:針對技術空白，本發(fā)明的目的是提供一種使用高溫超導YBCO雙晶結(jié)探測高溫超導BSCCO太赫茲輻射的裝置，以期實現(xiàn)使用高溫超導YBCO雙晶結(jié)對高溫超導BSCCO太赫茲輻射的探測。技術方案:為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案為:
一種使用高溫超導YBCO雙晶結(jié)探測高溫超導BSCCO太赫茲輻射的裝置，其特征在于:包括相互連接的主體一和主體二，分別在所述主體一和主體二的對應位置設穿孔；在所述的穿孔內(nèi)設超半球硅透鏡一和超半球硅透鏡二 ；待測BSCCO設在超半球硅透鏡一外側(cè)，并確保BSCCO結(jié)對準超半球硅透鏡一的中心位置；待測YBCO設在超半球硅透鏡二外側(cè)，并確保YBCO結(jié)對準超半球硅透鏡二的中心位置。所述的超半球硅透鏡一和超半球硅透鏡二均通過低溫導熱粘合劑固定在穿孔內(nèi)。所述的主體一和主體二均由紫銅加工、表面電鍍金做成。所述的超半球硅透鏡一和超半球硅透鏡二共中軸線且球面相對。本發(fā)明的裝置，將做為接收機的YBCO雙晶結(jié)和做為發(fā)射源的BSCCO集成在該裝置上，只需要一臺制冷機便完成測試， 簡化測試過程。使用兩個對稱的超半球透鏡球面相對的方式，使得發(fā)射端和接收端都精準聚焦，從而大大增強輻射到接收機上的輻射功率。實驗中利用此測試方法，在25K溫度下使用YBCO雙晶結(jié)探測BSCCO的太赫茲輻射，YBCO的IV曲線上最多出現(xiàn)7次夏皮羅臺階，為今后實現(xiàn)集成本振的超導太赫茲接收機等應用奠定了基礎，可見該發(fā)明具有良好的應用開發(fā)前景。有益效果:本發(fā)明的裝置，結(jié)構(gòu)簡單，設計巧妙，從發(fā)射端BSCCO輻射出來擴散的太赫茲輻射經(jīng)過超半球硅透鏡后變?yōu)槠叫泄猓叫泄庥滞ㄟ^另一個相同的超半球硅透鏡聚焦到Y(jié)BCO上，這樣發(fā)射端和接收端的輻射都是聚焦的，且兩個透鏡距離很近(約2mm)，最大程度上減少輻射的損失。使用本發(fā)明的裝置，可以成功使用高溫超導YBCO雙晶結(jié)探測到了來自BSCCO的太赫茲輻射。為今后研制集成了本振的高溫超導YBCO太赫茲探測器打下基礎。


圖1是使用高溫超導YBCO雙晶結(jié)探測高溫超導BSC⑶太赫茲輻射的裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖1的側(cè)視 圖3承載BSCCO主體一的結(jié)構(gòu)示意 圖4是承載YBCO主體二的結(jié)構(gòu)示意 圖5是使用本發(fā)明的裝置的測量效果示意 圖6是使用本發(fā)明的裝置進行實驗測到的YBCO的IV曲線 圖7是超半球硅透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。如圖1、2、3和4所示，使用高溫超導YBCO雙晶結(jié)探測高溫超導BSCCO太赫茲輻射的裝置，包括相互連接的主體一 I和主體二 2，分別在主體一 I和主體二 2的對應位置打穿孔，通過低溫導熱粘合劑將超半球硅透鏡一 3和超半球硅透鏡二 4對應固定在主體一I和主體二 2上。待測BSCC05設在超半球硅透鏡一 3外側(cè)，待測YBC06設在超半球硅透鏡二 4外側(cè)，并確保結(jié)對準透鏡的中心位置。主體一 I和主體二 2優(yōu)選采用紫銅加工，并在表面電鍍金，使其具有良好的導熱性和穩(wěn)定性。分為兩部分設計可以保證超半球硅透鏡固定的時候更加容易和平整。兩部分之間緊密貼合，通過螺絲固定，可以保證其在組裝之后不會產(chǎn)生相對移動。采用低溫導熱粘合劑可以保證導熱性能。超半球娃透鏡一 3與超半球娃透鏡二相同,均可以為由直徑為9mm的半球8和高0.5mm的拓展部分9組成，如圖7所示。此外，可以在主體一 I和主體二2上預留了若干螺孔，用于安裝敷銅電路板、SMA接頭等元件。實驗中使用生長在MgO雙晶襯底上IOOnm厚YBCO超導薄膜基片制備出YBCO/MgO雙晶結(jié)(尺寸:10_X IOmmX0.5_，雙晶晶界夾角24° )。最終制備出的雙晶結(jié)橋?qū)?.5// m，集成了平面周期對數(shù)天線。實驗使用的BSCCO本征Josephson結(jié)由雙面結(jié)制備工藝制備。尺寸為320//m長，60// m寬，1.2// m厚。該樣品事先使用其它方法測試過，可以知道該BSCCO最大可以輻射出約25// W的輻射，頻率在0.48THz 0.52THz可調(diào)。如圖5所示，將上述的YBCO/MgO雙晶結(jié)通過低溫膠粘在一個超半球硅透鏡上，通過帶準直的體現(xiàn)顯微鏡來對準，使得中間結(jié)區(qū)位置對準透鏡中心。BSCCO本征Jowphson結(jié)通過低溫膠粘貼在另一個超半球硅透鏡上，同樣通過體現(xiàn)顯微鏡來對準，使得結(jié)對準透鏡的中心位置。然后將整個裝置安裝在GM制冷機中，降溫至25K，最終測得結(jié)果如圖6所示。圖中曲線7表示在沒有太赫茲輻射時候YBCO/MgO雙晶結(jié)的IV曲線，曲線8表示在BSCCO太赫茲輻射下YBCO/MgO雙晶結(jié)的IV曲線?？梢院芮宄目吹诫p晶結(jié)IV曲線上產(chǎn)生了很多夏皮羅臺階。從dV/dl曲線最多可以看到第7次臺階。由此可見，利用本發(fā)明的裝置，可以成功使用YBCO/MgO雙晶結(jié)探測到BSCCO輻射出的太赫茲波。
權利要求
1.一種使用高溫超導YBCO雙晶結(jié)探測高溫超導BSCCO太赫茲輻射的裝置，其特征在于:包括相互連接的主體一(I)和主體二(2)，分別在所述主體一(I)和主體二(2)的對應位置設穿孔；在所述的穿孔內(nèi)設超半球硅透鏡一(3)和超半球硅透鏡二(4);待測BSCCO (5)設在超半球硅透鏡一(3)外側(cè)，并確保BSCCO (5)結(jié)對準超半球硅透鏡一(3)的中心位置；待測YBCO (6)設在超半球硅透鏡二(4)外側(cè)，并確保YBCO (6)結(jié)對準超半球硅透鏡二(4)的中心位置。
2.根據(jù)權利要求1所述的使用高溫超導YBCO雙晶結(jié)探測高溫超導BSCCO太赫茲輻射的裝置，其特征在于:所述的超半球硅透鏡一(3)和超半球硅透鏡二(4)均通過低溫導熱粘合劑固定在穿孔內(nèi)。
3.根據(jù)權利要求1所述的使用高溫超導YBCO雙晶結(jié)探測高溫超導BSCCO太赫茲輻射的裝置，其特征在于:所述的主體一(I)和主體二(2)均由紫銅加工、表面電鍍金做成。
4.根據(jù)權利要求1所述的使用高溫超導YBCO雙晶結(jié)探測高溫超導BSCCO太赫茲輻射的裝置，其特征在于:所述的超半球硅透鏡一(3)和超半球硅透鏡二(4)共中軸線且球面相對。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使用高溫超導YBCO雙晶結(jié)探測高溫超導BSCCO太赫茲輻射的裝置，包括相互連接的主體一和主體二，分別在所述主體一和主體二的對應位置設穿孔；在所述的穿孔內(nèi)設超半球硅透鏡一和超半球硅透鏡二；待測BSCCO設在超半球硅透鏡一外側(cè)，并確保BSCCO結(jié)對準超半球硅透鏡一的中心位置；待測YBCO設在超半球硅透鏡二外側(cè)，并確保YBCO結(jié)對準超半球硅透鏡二的中心位置。該裝置，結(jié)構(gòu)簡單，設計巧妙，可最大程度上減少輻射的損失。使用本發(fā)明的裝置，可以成功使用高溫超導YBCO雙晶結(jié)探測到了來自BSCCO的太赫茲輻射。為今后研制集成了本振的高溫超導YBCO太赫茲探測器打下基礎。
文檔編號G01J1/42GK103175609SQ20131006721
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月4日 優(yōu)先權日2013年3月4日
發(fā)明者許偉偉, 安德越, 郁梅, 王華兵, 孫國柱, 吳培亨 申請人:南京大學