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【6h】

太赫兹超导隧道结混频器特性研究

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目录

第一章 绪论

1.1 太赫兹频段基本特征

1.2 太赫兹技术的天文应用

1.3 太赫兹技术大气应用

1.4 太赫兹技术其他应用

1.5 太赫兹探测技术

1.6 太赫兹探测器

1.7 超导隧道结混频器的研究现状

1.8 本论文内容概要

第二章 超导体的基本电磁特性

2.1 超导体发现简史与理论的发展

2.2 超导宏观理论

2.3超导微观理论

2.4超导隧道结(SIS)基本理论

2.5混频原理

2.6小结

第三章 太赫兹超导波谱仪系统测试与性能表征

3.1 太赫兹辐射波谱仪(简称APSOS)简介

3.2 外差接受机性能表征基本参数及方法

3.3本振基频信号干扰与滤波

3.4 接收机性能参数测试标定

3.5小结

第四章 全NbN SIS结测试平台设计

4.1 921项目全NbN超导隧道结测试平台搭建

4.2 杜瓦光路设计

4.4 本章小结

第五章 基于空间运用的全NbN SIS结可靠性测试

5.1 全氮化铌SIS隧道结特征与研究进展

5.2 全NbN SIS直流温变特性测试

5.2 NbN SIS结空间运用可行性分析与可靠性研究

5.3 射频噪声温度与SIS结温度关系的探究

5.4 本章小结

第六章 总结

参考文献

附录一 中频噪声温度测试方法

论文发表情况

致谢

声明

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摘要

超导隧道结(SIS)因其极高的探测灵敏度已经成为太赫兹天文探测领域最重要的探测器之一。得益于先进的薄膜制备工艺,在低频段超导隧道结性能已经接近量子噪声极限。在地面影响探测性能的主要因素是地球大气的吸收与发射,尤其是水汽的影响最大。南极内陆和空间观测是减小和突破大气限制的两种有效方式,然而这样极端环境下往往面临能源和可靠性等问题。为了解决这些问题,寄希望于研制较高工作温区的SIS探测器,一方面既能缓解对制冷系统的要求,同时又能实现优异的性能。此外,尽管目前国际空间太赫兹天文与大气观测已经部署了大量先进的仪器设备,但我国太赫兹天文设备整体投入较晚,目前仍然紧缺先进的太赫兹天文与大气观测装置,严重限制了我国太赫兹天文学与大气科学的发展。 为此,本论文将重点围绕以下几点展开:1)太赫兹超导辐射波谱仪的系统测试,以熟悉和了解大气科学对太赫兹接收系统的技术要求;2)8K温区快速测试杜瓦的搭建以及光路设计与仿真,以为高临界温度超导隧道结(SIS)探测器实验测量做准备;3)用单粒子束辐照实验模拟宇宙空间粒子环境研究高能粒子对全NbN SIS结性能的影响。 本论文参与测试的太赫兹大气超导辐射波谱仪目前已运行于我国西藏羊八井观测站。模拟宇宙空间粒子环境的单粒子束辐照实验,将为我国未来的空间太赫兹探测可行性与可靠性研究奠定了良好的基础。

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