高温超伝導薄膜のミリ波表面インピ-ダンスの測定およびミリ波表面損失逓減の研究

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本研究では、高温超伝導薄膜を構成要素とする誘電体管ファブリ・ペロ-共振器のQ測定から試料薄膜のミリ波・マイクロ波表面抵抗を求めるので、このQ測定を安定かつ高精度に行うべく、共振器構造およびその冷却システムの改善を行った。まず、共振機については、Qの測定精度を上げるため、導波管でH E_<11>nモ-ドを励振して同軸線でその共振出力を取り出す透過型の共振器構造とした。つぎに、共振器の冷却システムとして、これまで住友重機製冷凍装置を用いていたが、この方式では共振器に冷凍機の機械的振動が伝わり、共振器の構成がずれたり、あるいは試料薄膜と接する誘電体管の端面が試料表面に損傷を与えるという欠陥があった。これを除くため、共振器を液体ヘリウム充填用のクライオスタット内に収納する冷却システムに切り換えた。この際、使用する同軸線のコネクタ-類が50K以下の温度では使用できないことが判明したので、液体ヘリウムの使用を断念し、液体窒素を用い、それを減圧することにより、55Kの温度までQ測定を可能にした。本研究のミリ波・マイクロ波表面損失測定法の特長は、その異方性の測定が可能なことである。しかし、現時点で面内異方性を持つ高温超伝導薄膜試料が入手できなかったため、面内異方性を持たないc軸配向YBCO薄膜に面方向直流磁界を印加して、表面損失の異方性の有無を調べた。測定はf=27.7GHz,T=77Kにおいて、最大300ガウスまでの印加磁界範囲で行ったが、面方向直流磁界は表面損失に影響を及ぼさないことが明かとなった。つぎに、表面損失の非線形特性の測定であるが、本年度は用意した28GHz帯大電力進行波管が電源のトラブルのため使用できず、新たなデ-タは出せなかった。前年度34GHzでの実験で求めたrf臨界磁界は、面に垂直方向の第1臨界磁界とほぼ一致することを確かめた。