Aşağı Temperaturlu Süperkeçirici Koaksial Kabellər

Aşağı Temperaturlu Süperkeçirici Koaksial Kabellər (ATS Koaksial Kabellər) kvant hesablaması kimi ultra-aşağı temperatur fizikası təcrübələrində və irəliləmiş texnologiyalarda əvəzolunmaz "nevral qanallarıdır".

Bu kabelləri daha yaxşı başa düşmək üçün onları strukturları, iş prinsipləri və həll edilməli olan əsas problemlər olmaqla üç perspektivdən inceleyə bilərik.

1. Əsas Struktur: Niyə "Koaksial" adlanır?

Strukturca aşağı temperaturlu süperkeçirici koaksial kabellər ənənəvi ev koaksial TV kabellərinə bənzər koaksial konfiqurasiyadan istifadə edir. Lakin materiallar və iş şəraiti əsaslı şəkildə fərqlidir.

Daxili və xarici keçiricilər: Bu komponentlər ümumiyyətlə NbTi (Niobium-Titanium) kimi aşağı temperaturlu süperkeçirici materiallardan hazırlanır.

İzolyasiya təbəqəsi (dielektrik): Daxili və xarici keçiricilər arasındakı dielektrik, adətən PTFE (Teflon) kimi çox aşağı dielektrik itkisinə malik materialdır.

İş mühiti: Kabel çox aşağı temperaturlarda — adətən maye heliumun temperaturundan aşağı, yəni 4,2 K-dən aşağı işləməlidir. Bu şərtlərdə süperkeçirici material sıfır müqavimətli vəziyyətə keçir.

Bu koaksial struktura cryogen şəraitdə yüksək tezlikli siqnalların itki minimumu ilə sabit ötürülməsini təmin edir.

2. Niyə kabellər üçün süperkeçirici materiallardan istifadə olunur?

Kvant cipsinin idarə edilməsi kimi dəqiq təcrübələrdə mikrodalğalı siqnallar otaq temperaturunda olan mühitdən ultra-aşağı temperatur səviyyəsinə (məsələn, 20 mK) qədər ötürülməlidir. Əgər adi mis kabellər istifadə olunarsa, iki kritik problem yaranır.

Siqnalın zəifləməsi (siqnal itkisi): Adi metalların elektrik müqaviməti var. Yüksək tezlikli siqnal ötürülməsi zamanı enerji istiliyə çevrilir, bu da siqnalın genliğinin azalmasına və potensial olaraq siqnalın distorsiyasına və ya itirilməsinə səbəb olur.

İstilik keçiriciliyi (istilik sızması problemi): Mis yalnız yaxşı elektrik keçiricisi deyil, həm də yaxşı istilik keçiricisidir. Otaq temperaturundan istilik kabel boyu kriogen bölgəyə asanlıqla keçə bilər, bu da soyutma sistemi üçün ağır istilik yükü yaradır və sistemdə qeyri-sabitlik yarana bilər.

Aşağı temperaturlu superkeçirici kabellərin "sehrli" xüsusiyyəti sıfır elektrik müqavimətinə və aşağı istilik keçiriciliyinə malik olmasıdır ki, bu da mikrodalğa siqnallarının demək olar ki, itkisiz ötürülməsini təmin edərək ultra aşağı temperatur mühitinə effektiv qoruyur.

3. Tətbiq Sahələri

Kvant hesablaması: Bu kabellər mikrodalğa idarəetmə və oxuma siqnallarını superkeçirici kvant bitlərinə dəqiq çatdırır və istilik şumundan yaranan dekoherensiyanı minimuma endirir.

Yüksək Maqnit Sahəsi Fizikası: Zərrəcik sürətləndiricilərində və maqnit-rezonans görüntüləmə sistemlərində superkeçirici koaksial kabeldən güclü maqnit sahələri altında etibarlı yüksək tezlikli siqnal ötürülməsi təmin etmək üçün istifadə olunur.

Kosmosa Tədqiqatlar: Kriogen soyutma tələb edən peyklərdə və infraqırmızı detektor sistemlərdə bu kabeldən termal yükü azaldarkən çox yüksək həssaslıq saxlanılması üçün istifadə olunur.

4. Aşağı Temperatur Superkeçiriciləri (LTS) və Yüksək Temperatur Superkeçiriciləri (HTS)

Aşağı Temperatur Superkeçirici Koaksial Kabel (LTS): Materiallar NbTi və Nb3Sn daxildir, maye heliumdan istifadə edərək 10 K-dən aşağı temperaturlarda işləyir, əsasən siqnal ötürülməsi və dəqiqlik ölçmələri üçün nəzərdə tutulub.

Yüksək Temperatur Superkeçirici Güc Kabli (HTS): Materiallar YBCO və BSCCO daxildir, maye azotdan istifadə edərək 65–77 K temperaturlarında işləyir, əsasən yüksək cərəyanlı güc ötürülməsi üçün nəzərdə tutulub.

Nəticə

Aşağı temperaturlu superkeçirici koaksial kabeli sıfır itkili mikroskopik informasiya avtomagistralı kimi qəbul etmək olar. Bu kabel nümunəvi itki olmadan mikrodalğalı siqnal ötürülməsini təmin edir və eyni zamanda ultra-aşağı temperaturlu sistemlərdə istiliyin sızmasını azaldır.

Yüksək tezlikli və yüksək dəqiqlikli kabel texnologiyalarında uzun illik təcrübəyə malik olan Hotten, keçirici materiallar, dielektrik strukturlar və ümumi kabel sabitliyini təkmilləşdirməyə davam edir və irəliləmiş tədqiqatlar üçün aşağı temperaturlu və yüksək tezlikli siqnal ötürülməsi həlləri təqdim edir.