光控超導(dǎo)體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 運(yùn)種光控超導(dǎo)體W電子為載流子，它包括光源和密封管兩部分，密封管由玻璃或 塑料制成。密封管內(nèi)充滿電子氣，光源產(chǎn)生入射光，在入射光照射下，電子將會(huì)作受迫振動(dòng)， 類似于一個(gè)振蕩電偶極子，并發(fā)射次級(jí)電磁波，令密封管內(nèi)電子間的平均距離遠(yuǎn)小于入射 光的波長(zhǎng)，使振蕩電子處于彼此的近區(qū)場(chǎng)，當(dāng)入射光的電場(chǎng)強(qiáng)度方向和兩個(gè)振蕩電子的電 矩在同一徑向直線上且同向時(shí)，振蕩電子之間是徑向吸引力，徑向吸引力使電子無規(guī)則的 熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能減少到零，使電子氣電阻為零。運(yùn)種光控超導(dǎo)體也可W W核子或其它帶電 粒子為載流子。
【背景技術(shù)】
[0002] 我們知道，目前的超導(dǎo)體需要很低的溫度才能進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)，而維持很低的溫度 需要耗費(fèi)大量能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種光控超導(dǎo)體，它進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)時(shí)會(huì)降到很低的溫度。運(yùn)種光控超 導(dǎo)體W電子為載流子，它包括光源和密封管兩部分，密封管由玻璃或塑料制成。密封管內(nèi)充 滿電子氣，光源產(chǎn)生入射光，在入射光照射下，電子將會(huì)作受迫振動(dòng)，類似于一個(gè)振蕩電偶 極子，并發(fā)射次級(jí)電磁波，令密封管內(nèi)電子間的平均距離遠(yuǎn)小于入射光的波長(zhǎng)，使振蕩電子 處于彼此的近區(qū)場(chǎng)，當(dāng)入射光的電場(chǎng)強(qiáng)度方向和兩個(gè)振蕩電子的電矩在同一徑向直線上且 同向時(shí)，振蕩電子之間是徑向吸引力，徑向吸引力使電子無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能減少到 零，使電子氣電阻為零。運(yùn)種光控超導(dǎo)體也可W核子或其它帶電粒子為載流子。
[0004] 運(yùn)種光控超導(dǎo)體基于W下的原理： 陽(yáng)〇化]電子帶負(fù)電荷，在入射光照射下，電子將會(huì)作受迫振動(dòng)，類似于一個(gè)振蕩電偶極 子，并將發(fā)射次級(jí)電磁波。
[0006] 當(dāng)入射光的電場(chǎng)強(qiáng)度方向和兩個(gè)振蕩電偶極子的電矩在同一徑向直線上且同向 時(shí)，兩振蕩電偶極子之間是相互吸引的徑向作用力，也就是說，兩個(gè)振蕩電子之間是相互吸 引的徑向作用力。
[0007] 根據(jù)光的電磁理論，光是由加速電荷產(chǎn)生。高速加速電荷通常只存在于電子加速 器和其它高能粒子加速器或宇宙空間中，普通的實(shí)驗(yàn)室光源，例如紫外光，可W認(rèn)為是由低 速加速電荷產(chǎn)生的，低速加速電荷可W考慮為振蕩電偶極子。 陽(yáng)00引設(shè)入射光由低速加速電荷產(chǎn)生，設(shè)低速加速電荷帶電量為Q，振幅為曰，頻率為CO， 則運(yùn)個(gè)振蕩電偶極子的福射電場(chǎng)為玄巧：
[0009]
[0010] 式中￡。是真空介電常數(shù)，C是真空光速，R是觀察點(diǎn)到振蕩電偶極子中屯、的距離。
[0011]令
陽(yáng)〇1引貝IJ公式（1)變?yōu)?br>[0014]
[0015] 電場(chǎng)強(qiáng)度云巧將會(huì)使電子作受迫振動(dòng)，類似于一個(gè)振蕩電偶極子，它的振蕩頻率 等于入射光的頻率《，并發(fā)射次級(jí)電磁波。
[0016] 設(shè)電子1的帶電量為q。，振幅為Ii,在球坐標(biāo)中，振蕩電子1的近區(qū)電場(chǎng)強(qiáng)度和磁 場(chǎng)強(qiáng)度分別為：
[0017]
[0018]
[0019]
[0020] 式中r是觀察點(diǎn)到振蕩電子1中屯、的距離，r >> li，r<< A，A是入射光的波 長(zhǎng)。
[0021] 設(shè)振蕩電子2在觀察點(diǎn)，因此振蕩電子1和振蕩電子2的距離是r。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度 玄巧沿f方向時(shí)，0 = 0,公式（4)、（5)和（6)變?yōu)?br>[0022]
[0023]
[0024]
[00對(duì)振蕩電子2在電場(chǎng)強(qiáng)度巧?^郝作用下作簡(jiǎn)諧受迫振動(dòng)，其振蕩頻率等于入射 光的頻率CO，并將發(fā)射次級(jí)電磁波。設(shè)其質(zhì)量為m。，帶電量為q。，振幅為12,則振蕩電子2在 f方向上的運(yùn)動(dòng)方程為：
[0027]式中W。是振蕩電子2的固有頻率，丫是阻尼系數(shù)，
[0029]因?yàn)檠?<<w，所W
[0032]因?yàn)檎袷庪娮?可W考慮為振蕩電偶極子，定義振蕩電子2的電偶極矩為g并沿 f方向，則
[0034] 電場(chǎng)強(qiáng)度云巧和距離r沒有關(guān)系，因此不會(huì)給振蕩電子2 f方向的力。
[0035] 振蕩電子1的近區(qū)電場(chǎng)強(qiáng)度馬石^將會(huì)給振蕩電子27方向的力Fw,電場(chǎng)強(qiáng)度玄巧、 振蕩電子1和振蕩電子2的電矩沿r連線且同向，
[0039]由公式（16)可知，在近區(qū)，振蕩電子1和振蕩電子2之間有7方向上的吸引力。 W40] 電子1和電子2之間有庫(kù)侖斥力Fe:
[0044]時(shí)，
[0045] Fn+Fc< 0 (19)
[0046] 運(yùn)個(gè)？方向上的吸引力Fw可在直角坐標(biāo)上分解為F wx、Fwy和F W,:
[0047] =Ff^sinOCOS (20) 陽(yáng) 〇48] Fwy=FwSinCsin^ 間）
[0049] COSOz魄）
[0050] 庫(kù)侖斥力Fe可在直角坐標(biāo)上分解為F Ex, Fty, Fez: |；0051] =Fesin^COS 口如
[0052] 護(hù)〇=護(hù)〔加0加批 (24)
[0053]F。=FeCOS0Z(2巧
[0054] 在直角坐標(biāo)上， 陽(yáng)化 5] Fx=Fnx+Fcx<〇 (26) 陽(yáng)056] Fy=FNy+Fcy<0 (27)
[0057] Fz=Fnz+Fcz<0 (28) 陽(yáng)05引因?yàn)殡娮拥捏w積很少，電子可當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)，除碰撞瞬間外，電子間的相互作用可忽略 不計(jì)，碰撞前后電子動(dòng)能守恒，因此壓強(qiáng)P有如下關(guān)系： 陽(yáng) 059>] P=WTig巧=題6巧=WHe巧=nkgT口 9)
[0060] F/=K/=F/=V' (30)
[0061] 式中n是電子數(shù)密度，巧、巧和巧是各速度分量的平方的平均值，HIe是電子質(zhì)量， ke是玻爾茲曼常數(shù)，T是絕對(duì)溫度。
[0062] 因?yàn)?br>[0070]由于引力大于斥力，F(xiàn)x<0,所W溫度降低，電子氣無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)速度降低，電子氣 壓強(qiáng)降低，

陽(yáng)076] 積分可得，當(dāng)Wt = -2sin2 Mt時(shí)，T = 0, Vx= 0, P = 0,由于W是一個(gè)很大的 數(shù)，所W t很小即可滿足CO t =-2sin2 CO t，也就是實(shí)驗(yàn)中電阻突然變?yōu)榱?。?shí)際上，只能達(dá) 到T > 0, 0, P > 0,運(yùn)是因?yàn)槊芊夤軆?nèi)一定會(huì)有雜質(zhì)分子，雜質(zhì)分子有熱運(yùn)動(dòng)，不可能 把溫度、速度和壓強(qiáng)降低到零。事實(shí)上，在實(shí)驗(yàn)上我們無法證明超導(dǎo)態(tài)下的電阻率為零，因 為任何設(shè)備都有一個(gè)測(cè)量精度問題。當(dāng)P> 0時(shí)，電子在作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)近乎不經(jīng)受任何碰 撞，電阻消失。 陽(yáng)077] 當(dāng)外加電場(chǎng)或磁場(chǎng)給電子一個(gè)初速度V。時(shí)，電子將形成持久電流。撤去外加電場(chǎng) 或磁場(chǎng)后，持久電流將維持不變，電流密度為JW78] J =叫eVe (似）
[0079]在近區(qū)場(chǎng)，振蕩電子1和振蕩電子2之間的相互作用能是W
[0081] 開始時(shí)，電子氣的內(nèi)能是Ui,
[0083] 入射光照射后，電子氣的內(nèi)能是U2，
[0085] 密封管體積沒有變化，系統(tǒng)沒有做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律
[0087] 由于W< 0,因此U2-Ui< 0,內(nèi)能減少，溫度降低。說明電子氣從正常態(tài)過渡到超 導(dǎo)態(tài)需要放出熱量。
[008引當(dāng)從外界吸收相同熱量時(shí)，內(nèi)能恢復(fù)到初始狀態(tài)，電子氣從超導(dǎo)態(tài)過渡到正常態(tài)。
[0089] 根據(jù)W上光控超導(dǎo)體原理，先將密封管抽真空，使密封管內(nèi)壓強(qiáng)低于1P。，再將電 子氣注入，為使振蕩電子處于彼此的近區(qū)場(chǎng)，密封管內(nèi)電子間的平均距離應(yīng)遠(yuǎn)小于入射光 的波長(zhǎng)，r<<入。
[0090] 因密封管內(nèi)充滿電子氣，密封管由玻璃或塑料制成，密封管外包裹隔熱材料，防止 電子氣吸熱后從超導(dǎo)態(tài)變?yōu)檎B(tài)。
[0091 ] 用入射光照射電子，使入射光的電場(chǎng)強(qiáng)度方向和振蕩電子的電矩在同一徑向直線 上且同向，通過調(diào)整產(chǎn)生入射光電場(chǎng)強(qiáng)度的振幅和頻率，產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膹较蛭Γ瑥较蛭?力使電子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能減少到接近零，電子氣從正常態(tài)過渡到超導(dǎo)態(tài)。 陽(yáng)09引從公式似、（16)可W看到，振蕩電子1和振蕩電子2之間的吸引力F隨著A和 ?的增大而增大，隨著距離r的減少而增大，A隨著Q的增大而增大，A隨著R的減少而增 大。因此，控制產(chǎn)生入射光的加速電荷的帶電量Q和振幅aW及光源與振蕩電子之間的距 離R可W控制振蕩電子之間的徑向吸引力，從而控制電子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)。
[0093] 入射光可采用激光，也可W用平行單色光。
【具體實(shí)施方式】
[0094] 下面介紹一具體實(shí)施例，【具體實(shí)施方式】不局限于此例。
[0095] 如果密封管內(nèi)有空氣，空氣分子的熱動(dòng)能將會(huì)影響電子氣從正常態(tài)過渡到超導(dǎo) 態(tài)，所W要先將密封管抽真空，使密封管內(nèi)壓強(qiáng)低于1P。。抽真空后，再將電子氣注入，為 使振蕩電子處于彼此的近區(qū)場(chǎng)，密封管內(nèi)電子間的平均距離應(yīng)遠(yuǎn)小于入射光的波長(zhǎng)，r <<A。因?yàn)殡娮娱g的平均距離r和粒子數(shù)密度n有如下關(guān)系：
[0097] 因此粒子數(shù)密度n和入射光的波長(zhǎng)A有如下關(guān)系：
[0099] 也就是粒子數(shù)密度的=次方遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于入射光波長(zhǎng)。從入射光波長(zhǎng)可知需要的粒子 數(shù)密度。
[0100] 因?yàn)殡娮邮菑臍怏w電離產(chǎn)生的，氨分子有2個(gè)電子，每摩爾氨氣有6. 023X1〇23個(gè) 氨分子，從入射光波長(zhǎng)可知需要電離的氨氣摩爾數(shù)。 陽(yáng)101] 因密封管內(nèi)充滿電子氣，密封管由玻璃或塑料制成，密封管外包衷隔熱材料，防止 電子氣吸熱后從超導(dǎo)態(tài)變?yōu)檎B(tài)。 陽(yáng)102]用入射光照射電子，使入射光的電場(chǎng)強(qiáng)度方向和振蕩電子的電矩在同一徑向直線 上且同向，通過調(diào)整產(chǎn)生入射光電場(chǎng)強(qiáng)度的振幅和頻率，產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膹较蛭?，徑向吸?力使電子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能減少到接近零，電子氣從正常態(tài)過渡到超導(dǎo)態(tài)。 陽(yáng)103] 從公式似、（16)可W看到，振蕩電子1和振蕩電子2之間的吸引力F隨著A和CO的增大而增大，隨著距離r的減少而增大，A隨著Q的增大而增大A隨著R的減少而增大。 因此，控制產(chǎn)生入射光的加速電荷的帶電量Q和振幅aW及距離R可W控制振蕩電子之間 的徑向吸引力，從而控制電子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)。 陽(yáng)104] 入射光可采用激光，也可W用平行單色光。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 光控超導(dǎo)體，其特征在于：這種光控超導(dǎo)體以電子為載流子，它包括光源和密封管 兩部分，密封管由玻璃或塑料制成。密封管內(nèi)充滿電子氣，光源產(chǎn)生入射光，在入射光照射 下，電子將會(huì)作受迫振動(dòng)，類似于一個(gè)振蕩電偶極子，并發(fā)射次級(jí)電磁波，令密封管內(nèi)電子 間的平均距離遠(yuǎn)小于入射光的波長(zhǎng)，電子數(shù)密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于入射光波長(zhǎng)的負(fù)三次方，使振蕩 電子處于彼此的近區(qū)場(chǎng)，當(dāng)入射光的電場(chǎng)強(qiáng)度方向和兩個(gè)振蕩電子的電矩在同一徑向直線 上且同向時(shí)，振蕩電子之間是徑向吸引力，徑向吸引力使電子無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能減 少到零，使電子氣電阻為零；這種光控超導(dǎo)體也可以核子或其它帶電粒子為載流子。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控超導(dǎo)體，其特征在于：控制產(chǎn)生入射光的加速電荷的帶 電量和振幅以及光源與振蕩電子之間的距離可以控制振蕩電子之間的徑向吸引力，從而控 制電子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)。
【專利摘要】這種光控超導(dǎo)體以電子為載流子，它包括光源和密封管兩部分，密封管由玻璃或塑料制成。密封管內(nèi)充滿電子氣，光源產(chǎn)生入射光，在入射光照射下，電子將會(huì)作受迫振動(dòng)，類似于一個(gè)振蕩電偶極子，并發(fā)射次級(jí)電磁波，令密封管內(nèi)電子間的平均距離遠(yuǎn)小于入射光的波長(zhǎng)，使振蕩電子處于彼此的近區(qū)場(chǎng)，當(dāng)入射光的電場(chǎng)強(qiáng)度方向和兩個(gè)振蕩電子的電矩在同一徑向直線上且同向時(shí)，振蕩電子之間是徑向吸引力，徑向吸引力使電子無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能減少到零，使電子氣電阻為零。這種光控超導(dǎo)體也可以以核子或其它帶電粒子為載流子。
【IPC分類】H01L39/06
【公開號(hào)】CN105390605
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510740482
【發(fā)明人】龔炳新
【申請(qǐng)人】龔炳新
【公開日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年10月27日