电磁辐射强度空间分布的测量方法技术

本测量方法是借助于稳定的约瑟夫森效应，将电磁辐射强度空间分布的编码变换成电信号，选择在电磁辐射的作用下，最大约瑟夫森电流的变化，作为电信号，通过使磁场作用于结（２）的方法，改变编码变换的参量，选择约瑟夫森电流密度对约瑟夫森结（２）的平面上的坐标的依赖关系的空间频率，作为编码变换参量，测量电信号对编码变换参量的依赖关系，通过傅里叶积分变换，对电信号与编码变换参量的依赖关系进行单值相关的译码变换。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电磁辐射的基本特性的测量方法，更确切地说，是涉及电磁辐射强度的空间分布的测量方法。本专利技术可应用于多种科学研究中，如固体物理学、等离子体物理学、医学、生物学、激光物理学、材料学、电子学、记录各种频带范围内的电磁频谱图象的计量学，在红外区主要用于测量激光线束沿横截面的强度分布、检测红外线技术元件的光学性质的均匀性、光电装置中的信息处理等。该方法还可用来记录粒子的空间分布，例如电子束、α粒子等的空间分布。已知的有Dnc.lioug发表的“发热系统”，1978，世界/莫斯科，第23～27页/，根据该方法，是将电磁辐射强度的空间分布的一部分射向电磁辐射接收器。然后进行扫描，也就是说总是连续不断地改变接收器相对于被研究的电磁辐射强度分布W(X，Y)的位置(Xn(t)，Yn(t))，测量作为接收器的位置函数(Xn(t)，Yn(t))的电信号△I，对时间函数△I(t)进行处理，以改善信噪比和反差，然后把时间函数△I(Xn(t)，Yn(t))变换成稳定的光学图象。通常连续扫描操作要借助于光-机械装置来完成，而连续扫描操作的存在，使得测量方法复杂化，並造成其灵敏度和分辨率都不够高。还有一种已知的，它与前一种方法的区别在于它是利用接收器中的N个单元光栅。如像不连续的线条结构型的和二度空间型的光栅(Dnc.lioǔg发表的“发热系统”，1978，世界/莫斯科/，第292～293页;国外无线电电子学，第5卷，1985， Бypuak发表的“镶嵌式红外传感器”，第2页)，还有像连续结构式的光栅(B，1488258，国外无线电电子学，第5卷，1985， Бypiak发表的“镶嵌式红外传感器”，第6页)。这种方法可以使信-噪比改善N]]>倍。但是在这种方法中也还是利用扫描操作，这样，除了同时进行记录和处理电信号的N个时间函数△In(t)有困难之外，使测量方法极其复杂化。此外，利用多单元光栅接收器，不会达到较高的空间分辨率，这是由于各光栅部分之间的交叉干扰所致。另外一种已知的(光学学会志，美国，第65卷，第6期，1975，D.W.Davies发表的“多路空间红外摄象机”，第707～711页)，是借助于一组正交的光学透明掩膜和辐射接收器，把电磁辐射强度空间分布的编码转换成电信号，通过用一种编码掩膜代替另一种的方法，来改变编码变换参量，测量电信号对编码变换参量的关系曲线，在接收器的输出端记录(每一个)第ⅰ个编码掩膜的电信号△Iⅰ，然后借助于电子计算机，实现所测得的电信号对编码变换参量的关系曲线的单值相关的编码变换。光学编码的操作，作为编码变换的第一阶段，通常是借助于机械地移动光学掩膜的方法来实现。而且测量方法的分辨率取决于编码掩膜中最小单元的尺寸。由于工艺方面的困难，编码掩膜的最小单元的尺寸不可能很小。编码掩膜中的单元制作的精确度不仅决定着分辨率，而且还决定着空间分布的测量准确度(n.M.Copoko所著“物理学中测量的多路传输系统”，1980，苏联部长会议国家原子能利用委员会出版社/莫斯科/，第31-32页)。此外，如果减小编码掩膜中的单元尺寸，就会使所研究的辐射的光学编码的效果变坏，这是因为辐射线在编码掩膜中尺寸小的单元上产生衍射造成的。由于在尺寸为dmin的掩膜上产生衍射，因此衍射的具体条件推进到波长更长的红外区，在红外区波长λ开始接近dmin，于是使测量变得极其困难。因此有光学编码操作时，使方法复杂了，决定了它不会有较高的空间分辨率，不可能将测量推进到长波区域。本专利技术的目的是提高中的信息量。本专利技术的任务是提供这样一种电磁辐射强度空柒分布的测量方法，这种方法是利用当磁场作用于半导体结构上时，在半导体结构中产生的光电效率，来将电磁辐射强度的空间分布编码变换成电信号，並且对所测得的电信号对编码变换参量的关系曲线进行单值相关的译码变换，这样可以简化测量过程，並提高空间分辨率。通过下述方法来完成所提出来的任务，即在于将电磁辐射强度空间分布的编码变换成电信号，改变编码变换参量，测量电信号对编码变换参量的关系曲线，实现所测得的电信号对编码变换参量的关系曲线的单值相关的译码变换，根据本专利技术，电磁辐射强度空间分布的编码变换成电信号，是借助于稳定的约瑟夫森(Josephson)(DucogeqocoH)效应来实现的，让电磁辐射直接射向约瑟夫森结，该结的长度和宽度不超过磁场穿透结时的约瑟夫森深度。该结是由两个超导电极和位于它们之间的阻挡层构成的，选择在电磁辐射的作用下，约瑟夫森结的最大约瑟夫森电流的变化作为电信号，而选择约瑟夫森电流密度对约瑟夫森结的平面上的坐标的关系曲线的空间频率作为编码变换参量，通过使外磁场作用于约瑟夫森结的方法，来改变这些空间频率，使其从零变化到给定的空间分辨率的倒数值，而通过傅里叶积分变换，来实现在电磁辐射的作用下约瑟夫森结的最大约瑟夫森电流的变化相对于空间频率的关系曲线的单值相关的译码变换。在中，下述的作法是适宜的。即当电磁辐射强度的空间分布任意时，将该电磁辐射射向约瑟夫森结的阻挡层表面的一部分上。在中，下述作法是有益的，即当电磁辐射强度的空间分布任意时，使该电磁辐射射向约瑟夫森结的超导电极之一的表面的一部分上。在中，下述作法是有利的，即当电磁辐射强的空间分布为偶数时，使该电磁辐射向约瑟夫森结的阻挡层的全部表面上。在中，下述作法是有效的，即当电磁辐射强度的空间分布为偶数时，使该电磁辐射射向约瑟夫森结的超导电极之一的全部表面上。在中，下述作法也是适宜的，即选择当存在外磁场时最大约瑟夫森电流密度为均匀分布的结作为焦耳捷普逊结。所推荐的，可以简化测量过程，提高空间分辨率，增加它的信息量，同时能将适用本方法的光谱区扩大到长波部分。下面通过本专利技术的具体实施例和附图，来说明本专利技术。附图说明图1所示为约瑟夫森结的全视图和电磁辐射方向，其强度呈双二度空间分布，射向该结电极的全部表面，符合本专利技术;图2所示同图1，只是电磁辐射强度为任意的一维分布，而且该辐射是射向约瑟夫森结的阻挡层的一部分，符合本专利技术;图3概略地示出了用来实现的装置的作用原理图。所指出的，是以电磁辐射强度的空间分布同约瑟夫森结在磁场作用下产生的电流的空间周期性分布之间相互作用为基础的。为了实现这种相互作用，有两种可能性。第一种是可使其强度分布为W(x，y)的辐液液向约瑟夫森结的电极之一上。在这种情况下，辐射频率ν＞2△/h，其中2△-超导薄膜电极的能带间隙，h-普朗克常数。辐射引起库珀对分裂，並形成非均匀准粒子。如果准粒子扩散长度LD小于W(x，y)变化的特征长度△L，则非均匀准粒子密度n(x，y)的分布将正比于辐射强度W(x，y)的分布。在强度W小的情况下，这也是正确的。非均匀准粒子的出现导致电极中的能带间隙△(x，y)的空间分布的变化，並相应地导致约瑟夫森临界电流密度的变化△jc(x，y)(A.БapoHe，Duc.ПaTepHO，约瑟夫森效应。物理学及应用，1984，世界/莫斯科/，第68、69～98页)。变化的特征长度△L(x，y)和△j(x，y)，远小于扩散长度LD。因此，如果L＜△L，那么临界电流密度的变化△jc(x，y)将正比于W(x，y)。辐射还能引起结的电极温度的变化δT(x，y)，並相应地引起约瑟夫森临界电流密度的变化△本文档来自技高网...

【技术保护点】
电磁辐射强度空间分布的测量方法，是将电磁辐射强度空间分布的编码变换成电信号，改变编码变换参量，测量电信号对编码变换参量的依赖关系，以及对所测得的电信号相对于编码变换参量的依赖关系，进行单值相关的译码变换，其特征为：借助于稳定的约瑟夫森效 应，将电磁辐射强度空间分布的编码变换成电信号，使电磁辐射直接射到约瑟夫森结（２）上，该结的长度和宽度不超过磁场穿透结（２）的约瑟夫森深度，该结构由两个超导电极（１，３）和位于这两个电极之间的阻挡层（４）构成，选择在电磁辐射的作用下，约瑟夫森结（２）的最大约瑟夫森电流的变化，作为电信号，而选择约瑟夫森电流密度对约瑟夫森结（２）的平面上的坐标的依赖关系的空间频率，作为编码变换参量，通过使外磁场作用于约瑟夫森结（２）的方法，改变这些空间频率，使其从零变化到给定的空间分辨率的倒数值，而通过傅里叶积分变换的方法，对在电磁辐射的作用下，约瑟夫森结（２）的最大约瑟夫森电流的变化相对于空间频率的依赖关系，实现单值相关的译码变换。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱尔耶考维莱维克戴维，
申请(专利权)人：苏联科学院无线电技术和电子学研究所，
类型：发明
国别省市：SU[苏联]