ICS7704099

H21..

中華人民共和國國家標準

GB/T22586—2018

代替

GB/T22586—2008

電子學特性測量

超導體在微波頻率下的表面電阻

Electroniccharacteristicmeasurements—Surfaceresistanceof

superconductorsatmicrowavefrequencies

(IEC61788-7:2006,Superconductivity—Part7:Electroniccharacteristic

measurements—Surfaceresistanceofsuperconductorsatmicrowave

frequencies,MOD)

2018-03-15發布2018-10-01實施

中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局發布

中國國家標準化管理委員會

GB/T22586—2018

目次

前言

…………………………Ⅲ

引言

…………………………Ⅳ

范圍

1………………………1

規范性引用文件

2…………………………1

術語和定義

3………………1

要求

4………………………1

裝置

5………………………2

測試系統

5.1……………2

R測試腔體

5.2S…………………………2

介質柱

5.3………………3

測試步驟

6…………………4

樣品準備

6.1……………4

系統構建

6.2……………4

參考電平的測試

6.3……………………5

諧振器頻響特性的測試

6.4……………5

超導薄膜的表面電阻R標準藍寶石柱的ε和δ的確定

6.5S、'tan……6

測試方法的精密度和精確度

7……………7

表面電阻

7.1……………7

溫度

7.2…………………8

樣品和支撐結構

7.3……………………8

樣品的保護

7.4…………………………9

測試報告

8…………………9

被測樣品的標識

8.1……………………9

R值報告

8.2S……………9

測試條件報告

8.3………………………9

附錄資料性附錄與第章第章相關的附加資料

A()1~8……………10

附錄規范性附錄改進型鏡像介質諧振器法

B()………19

附錄資料性附錄與附錄相關的附加資料

C()B………25

參考文獻

……………………28

圖使用制冷機測試R隨溫度變化特性的裝置圖

1S……………………2

圖典型的R測試腔體示意圖

2S…………3

圖T溫度下的插入損耗IA諧振頻率f和半功率點帶寬f

3(K),0Δ…………………5

圖反射系數S和S

4(1122)…………………6

圖表中術語的定義

54……………………8

Ⅰ

GB/T22586—2018

圖各種測量微波表面電阻R方法結構示意圖

A.1S…………………10

圖兩端由兩片沉積在介質基片上的超導薄膜短路圓柱形介質諧振器的幾何結構

A.2……………12

圖模式的uν和Wν關系的計算結果

A.3TE01p--…………………13

圖測量Rδ的標準介質柱的電磁場結構

A.4S、tan……………………13

圖三種形式的諧振器的結構示意圖

A.5………………14

圖設計平行超導薄膜兩端短路的諧振器的模式圖[20]

A.6TE011……15

圖設計平行超導薄膜兩端短路的諧振器的模式圖[20]

A.7TE013……16

圖閉合式諧振器的模式圖

A.8TE011……………………17

圖閉合式諧振器的模式圖

A.9TE013……………………18

圖測試系統示意圖

B.1…………………19

圖典型的改進型鏡像介質諧振器法諧振裝置安裝示意圖

B.2………20

圖測試探頭加載被測樣品示意圖

B.3…………………20

圖耦合結構示意圖

B.4…………………21

圖金腔結構示意圖

B.5…………………22

圖校準探頭與測試探頭裝配良好時的牛頓環示意圖

B.6……………24

圖測試探頭加載校準探頭示意圖

C.1…………………26

圖測試探頭加載金屬板示意圖

C.2……………………27

圖測試探頭加載超導樣品示意圖

C.3…………………27

表時標準藍寶石介質柱的典型尺寸

112GHz、18GHz、22GHz……4

表時超導薄膜的尺寸

212GHz、18GHz、22GHz……………………4

表矢量網絡分析儀的參數

3………………7

表藍寶石介質柱參數

4……………………8

表耦合孔尺寸

B.1………………………21

表藍寶石介質柱的尺寸和加工要求

B.2………………21

表屏蔽腔各部分尺寸

B.3………………22

Ⅱ

GB/T22586—2018

前言

本標準按照給出的規則起草

GB/T1.1—2009。

本標準代替高溫超導薄膜微波表面電阻測試與相比

GB/T22586—2008《》。GB/T22586—2008,

主要技術變化如下

:

增加了附錄規范性附錄給出了改進型鏡像介質諧振器法應用校準技術測量單片高

———B(),“”“”

溫超導薄膜微波表面電阻R的方案本方案采用的是模式改進型鏡像藍寶石介質

(S)。TE011+δ

諧振器法通過校準單片超導薄膜的R值可以通過一次測量得到本方案在滿足測量變異

,,S。

系數低于的前提下能大幅度提高測試效率適合大批量工業化的測試

20%,,;

增加了附錄資料性附錄給出了與附錄相關的一些附加資料如改進型鏡像介質諧振

———C(),B,“

器法的理論推導等

”。

本標準使用重新起草法修改采用超導電性第部分電子學特性測量超導

IEC61788-7:2006《7:

體在微波頻率下的表面電阻與相比主要技術性差異如下

》,IEC61788-7:2006,:

增加了規范性附錄及資料性附錄附錄是另一種供選擇的方案

———BC。B。

本標準還做了下列編輯性修改

:

本標準的名稱中去掉了超導電性第部分字樣以便與現有的標準系列一致

———“7:”,。

本標準由中國科學院提出

。

本標準由全國超導標準化技術委員會歸口

(SAC/TC265)。

本標準起草單位電子科技大學清華大學南京大學中國科學院物理研究所

:、、、。

本標準主要起草人曾成羅正祥補世榮魏斌吉爭鳴孫亮

:、、、、、。

本標準所代替標準的歷次版本發布情況為

:

———GB/T22586—2008。

Ⅲ

GB/T22586—2018

引言

自從一些鈣鈦礦結構銅氧化合物發現以來國際上對氧化物高溫超導體開展了廣泛的研究與開發

,

工作在高磁場設備低損耗能量傳輸電子學和許多其他技術領域的應用正在取得很大的進步

,、、。

在電子學的許多領域特別是在通信領域微波無源器件例如超導濾波器正在發展之中并且已

,,,,,

經進入現場試驗階段[1,2]

。

用于微波諧振器濾波器天線和延遲線的超導材料具有損耗非常低的優點超導材料損耗特性對

、、。

新材料的開發和對超導微波器件的設計都非常重要超導材料微波表面電阻R和表面電阻隨溫度

,。S

的變化特性是設計低損耗微波器件所需要的重要參數

,。

高溫超導薄膜的最新進展即它的R值比一般金屬低幾個數量級增加了對該特性進行可

(HTS),S,

靠測量技術的需求[3,4]傳統測量鈮和其他低溫超導材料R的方法是用被測材料制作一個三維諧振

。S:

腔測試其Q值通過計算電磁場在腔內的分布可以求得R值另外一種技術是在一個較大的腔體內

,,S。

放入一個小樣品這種技術有許多形式但是由實驗測得的腔體總損耗計算高溫超導薄膜的損耗時通

。,,

常都包含了所引入的不確定度

。

最好的高溫超導薄膜是生長在平坦單晶襯底上的外延薄膜到目前為止在彎曲表面上還未能生長

,,

出高質量的薄膜對高溫超導薄膜R測量技術的要求是可以用小的平坦的樣品不需要對樣品做任

。S:;

何加工不會損壞或改變樣品高重復性高靈敏度低至銅表面電阻的千分之一動態范圍大高至銅

;;;();(

的表面電阻中等功率輸入時可激勵高的內部功率溫度變化范圍寬

);;(4.2K~150K)。

在數種確定微波表面電阻的方法[5,6,7]中我們選擇了介質諧振器法因為到目前為止這種方法是

,,,

最受歡迎和最實用的特別是藍寶石諧振器是一種測試高溫超導材料微波表面電阻R的極好工

。,S

具[8,9]由于改進型鏡像介質諧振器法具有直接測試單片超導薄膜微波表面電阻的能力且其測量變

。,

異系數與雙介質諧振器法相當這種方法也是我們推薦的因此本標準將其作為一種替代方法在附錄

,,B

中給出

。

本標準給出的測試方法也可應用于包括低臨界溫度材料在內的其他平板狀超導塊材

。

本標準目的是給目前在電子學和超導體技術領域工作的工程師提供一個適當的得到認可的

,、

技術

。

本標準涵蓋的測試方法是建立在凡爾賽先進材料和標準項目確定超導薄膜特性預標準

VAMAS()

化工作的基礎之上的

。

Ⅳ

GB/T22586—2018

電子學特性測量

超導體在微波頻率下的表面電阻

1范圍

本標準規定了在微波頻率下利用雙諧振器法測試超導體表面電阻的方法測試目標是在諧振頻率

,

下R隨溫度的變化改進型鏡像介質諧振器法作為另外一種可選用的方法在附錄中給出

S。,,B。

本標準適用于表面電阻的測試范圍如下

:

頻率f

———:8GHz<<30GHz;

測試分辨率f

———:0.01mΩ(=10GHz)。

測試報告給出在測試頻率下的表面電阻值并且給出利用Rf2的關系折合到的值

,S∝10GHz。

2規范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的凡是注日期的引用文件僅注日期的版本適用于本文

。,

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改單適用于本文件

。,()。

國際電工