光控超导体的制作方法
【技术领域】
[0001] 运种光控超导体W电子为载流子，它包括光源和密封管两部分，密封管由玻璃或 塑料制成。密封管内充满电子气，光源产生入射光，在入射光照射下，电子将会作受迫振动， 类似于一个振荡电偶极子，并发射次级电磁波，令密封管内电子间的平均距离远小于入射 光的波长，使振荡电子处于彼此的近区场，当入射光的电场强度方向和两个振荡电子的电 矩在同一径向直线上且同向时，振荡电子之间是径向吸引力，径向吸引力使电子无规则的 热运动平均动能减少到零，使电子气电阻为零。运种光控超导体也可W W核子或其它带电 粒子为载流子。
【背景技术】
[0002] 我们知道，目前的超导体需要很低的溫度才能进入超导状态，而维持很低的溫度 需要耗费大量能量。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种光控超导体，它进入超导状态时会降到很低的溫度。运种光控超 导体W电子为载流子，它包括光源和密封管两部分，密封管由玻璃或塑料制成。密封管内充 满电子气，光源产生入射光，在入射光照射下，电子将会作受迫振动，类似于一个振荡电偶 极子，并发射次级电磁波，令密封管内电子间的平均距离远小于入射光的波长，使振荡电子 处于彼此的近区场，当入射光的电场强度方向和两个振荡电子的电矩在同一径向直线上且 同向时，振荡电子之间是径向吸引力，径向吸引力使电子无规则的热运动平均动能减少到 零，使电子气电阻为零。运种光控超导体也可W核子或其它带电粒子为载流子。
[0004] 运种光控超导体基于W下的原理： 阳〇化]电子带负电荷，在入射光照射下，电子将会作受迫振动，类似于一个振荡电偶极 子，并将发射次级电磁波。
[0006] 当入射光的电场强度方向和两个振荡电偶极子的电矩在同一径向直线上且同向 时，两振荡电偶极子之间是相互吸引的径向作用力，也就是说，两个振荡电子之间是相互吸 引的径向作用力。
[0007] 根据光的电磁理论，光是由加速电荷产生。高速加速电荷通常只存在于电子加速 器和其它高能粒子加速器或宇宙空间中，普通的实验室光源，例如紫外光，可W认为是由低 速加速电荷产生的，低速加速电荷可W考虑为振荡电偶极子。 阳00引设入射光由低速加速电荷产生，设低速加速电荷带电量为Q，振幅为曰，频率为CO， 则运个振荡电偶极子的福射电场为玄巧：
[0009]
[0010] 式中￡。是真空介电常数，C是真空光速，R是观察点到振荡电偶极子中屯、的距离。
[0011]令
阳〇1引贝IJ公式（1)变为
[0014]
[0015] 电场强度云巧将会使电子作受迫振动，类似于一个振荡电偶极子，它的振荡频率 等于入射光的频率《，并发射次级电磁波。
[0016] 设电子1的带电量为q。，振幅为Ii,在球坐标中，振荡电子1的近区电场强度和磁 场强度分别为：
[0017]
[0018]
[0019]
[0020] 式中r是观察点到振荡电子1中屯、的距离，r >> li，r<< A，A是入射光的波 长。
[0021] 设振荡电子2在观察点，因此振荡电子1和振荡电子2的距离是r。当电场强度 玄巧沿f方向时，0 = 0,公式（4)、（5)和（6)变为
[0022]
[0023]
[0024]
[00对振荡电子2在电场强度巧?^郝作用下作简谐受迫振动，其振荡频率等于入射 光的频率CO，并将发射次级电磁波。设其质量为m。，带电量为q。，振幅为12,则振荡电子2在 f方向上的运动方程为：
[0027]式中W。是振荡电子2的固有频率，丫是阻尼系数，
[0029]因为丫 <<w，所W
[0032]因为振荡电子2可W考虑为振荡电偶极子，定义振荡电子2的电偶极矩为g并沿 f方向，则
[0034] 电场强度云巧和距离r没有关系，因此不会给振荡电子2 f方向的力。
[0035] 振荡电子1的近区电场强度马石^将会给振荡电子27方向的力Fw,电场强度玄巧、 振荡电子1和振荡电子2的电矩沿r连线且同向，
[0039]由公式（16)可知，在近区，振荡电子1和振荡电子2之间有7方向上的吸引力。 W40] 电子1和电子2之间有库仑斥力Fe:
[0044]时，
[0045] Fn+Fc< 0 (19)
[0046] 运个？方向上的吸引力Fw可在直角坐标上分解为F wx、Fwy和F W,:
[0047] =Ff^sinOCOS (20) 阳 〇48] Fwy=FwSinCsin^ 间）
[0049] COSOz魄）
[0050] 库仑斥力Fe可在直角坐标上分解为F Ex, Fty, Fez: |；0051] =Fesin^COS 口如
[0052] 护〇=护〔加0加批 (24)
[0053]F。=FeCOS0Z(2巧
[0054] 在直角坐标上， 阳化 5] Fx=Fnx+Fcx<〇 (26) 阳056] Fy=FNy+Fcy<0 (27)
[0057] Fz=Fnz+Fcz<0 (28) 阳05引因为电子的体积很少，电子可当作质点，除碰撞瞬间外，电子间的相互作用可忽略 不计，碰撞前后电子动能守恒，因此压强P有如下关系： 阳 059>] P=WTig巧=題6巧=WHe巧=nkgT口 9)
[0060] F/=K/=F/=V' (30)
[0061] 式中n是电子数密度，巧、巧和巧是各速度分量的平方的平均值，HIe是电子质量， ke是玻尔兹曼常数，T是绝对溫度。
[0062] 因为
[0070]由于引力大于斥力，Fx<0,所W溫度降低，电子气无规则热运动速度降低，电子气 压强降低，
阳076] 积分可得，当Wt = -2sin2 Mt时，T = 0, Vx= 0, P = 0,由于W是一个很大的 数，所W t很小即可满足CO t =-2sin2 CO t，也就是实验中电阻突然变为零。实际上，只能达 到T > 0, 0, P > 0,运是因为密封管内一定会有杂质分子，杂质分子有热运动，不可能 把溫度、速度和压强降低到零。事实上，在实验上我们无法证明超导态下的电阻率为零，因 为任何设备都有一个测量精度问题。当P> 0时，电子在作直线运动时近乎不经受任何碰 撞，电阻消失。 阳077] 当外加电场或磁场给电子一个初速度V。时，电子将形成持久电流。撤去外加电场 或磁场后，持久电流将维持不变，电流密度为JW78] J =叫eVe (似）
[0079]在近区场，振荡电子1和振荡电子2之间的相互作用能是W
[0081] 开始时，电子气的内能是Ui,
[0083] 入射光照射后，电子气的内能是U2，
[0085] 密封管体积没有变化，系统没有做功，根据热力学第一定律
[0087] 由于W< 0,因此U2-Ui< 0,内能减少，溫度降低。说明电子气从正常态过渡到超 导态需要放出热量。
[008引当从外界吸收相同热量时，内能恢复到初始状态，电子气从超导态过渡到正常态。
[0089] 根据W上光控超导体原理，先将密封管抽真空，使密封管内压强低于1P。，再将电 子气注入，为使振荡电子处于彼此的近区场，密封管内电子间的平均距离应远小于入射光 的波长，r<<入。
[0090] 因密封管内充满电子气，密封管由玻璃或塑料制成，密封管外包裹隔热材料，防止 电子气吸热后从超导态变为正常态。
[0091 ] 用入射光照射电子，使入射光的电场强度方向和振荡电子的电矩在同一径向直线 上且同向，通过调整产生入射光电场强度的振幅和频率，产生适当的径向吸引力，径向吸引 力使电子热运动平均动能减少到接近零，电子气从正常态过渡到超导态。 阳09引从公式似、（16)可W看到，振荡电子1和振荡电子2之间的吸引力F随着A和 ?的增大而增大，随着距离r的减少而增大，A随着Q的增大而增大，A随着R的减少而增 大。因此，控制产生入射光的加速电荷的带电量Q和振幅aW及光源与振荡电子之间的距 离R可W控制振荡电子之间的径向吸引力，从而控制电子热运动平均动能，实现超导。
[0093] 入射光可采用激光，也可W用平行单色光。
【具体实施方式】
[0094] 下面介绍一具体实施例，【具体实施方式】不局限于此例。
[0095] 如果密封管内有空气，空气分子的热动能将会影响电子气从正常态过渡到超导 态，所W要先将密封管抽真空，使密封管内压强低于1P。。抽真空后，再将电子气注入，为 使振荡电子处于彼此的近区场，密封管内电子间的平均距离应远小于入射光的波长，r <<A。因为电子间的平均距离r和粒子数密度n有如下关系：
[0097] 因此粒子数密度n和入射光的波长A有如下关系：
[0099] 也就是粒子数密度的=次方远远大于入射光波长。从入射光波长可知需要的粒子 数密度。
[0100] 因为电子是从气体电离产生的，氨分子有2个电子，每摩尔氨气有6. 023X1〇23个 氨分子，从入射光波长可知需要电离的氨气摩尔数。 阳101] 因密封管内充满电子气，密封管由玻璃或塑料制成，密封管外包衷隔热材料，防止 电子气吸热后从超导态变为正常态。 阳102]用入射光照射电子，使入射光的电场强度方向和振荡电子的电矩在同一径向直线 上且同向，通过调整产生入射光电场强度的振幅和频率，产生适当的径向吸引力，径向吸引 力使电子热运动平均动能减少到接近零，电子气从正常态过渡到超导态。 阳103] 从公式似、（16)可W看到，振荡电子1和振荡电子2之间的吸引力F随着A和CO的增大而增大，随着距离r的减少而增大，A随着Q的增大而增大A随着R的减少而增大。 因此，控制产生入射光的加速电荷的带电量Q和振幅aW及距离R可W控制振荡电子之间 的径向吸引力，从而控制电子热运动平均动能，实现超导。 阳104] 入射光可采用激光，也可W用平行单色光。
【主权项】
1. 光控超导体，其特征在于：这种光控超导体以电子为载流子，它包括光源和密封管 两部分，密封管由玻璃或塑料制成。密封管内充满电子气，光源产生入射光，在入射光照射 下，电子将会作受迫振动，类似于一个振荡电偶极子，并发射次级电磁波，令密封管内电子 间的平均距离远小于入射光的波长，电子数密度远远大于入射光波长的负三次方，使振荡 电子处于彼此的近区场，当入射光的电场强度方向和两个振荡电子的电矩在同一径向直线 上且同向时，振荡电子之间是径向吸引力，径向吸引力使电子无规则的热运动平均动能减 少到零，使电子气电阻为零；这种光控超导体也可以核子或其它带电粒子为载流子。2. 根据权利要求1所述的光控超导体，其特征在于：控制产生入射光的加速电荷的带 电量和振幅以及光源与振荡电子之间的距离可以控制振荡电子之间的径向吸引力，从而控 制电子热运动平均动能，实现超导。
【专利摘要】这种光控超导体以电子为载流子，它包括光源和密封管两部分，密封管由玻璃或塑料制成。密封管内充满电子气，光源产生入射光，在入射光照射下，电子将会作受迫振动，类似于一个振荡电偶极子，并发射次级电磁波，令密封管内电子间的平均距离远小于入射光的波长，使振荡电子处于彼此的近区场，当入射光的电场强度方向和两个振荡电子的电矩在同一径向直线上且同向时，振荡电子之间是径向吸引力，径向吸引力使电子无规则的热运动平均动能减少到零，使电子气电阻为零。这种光控超导体也可以以核子或其它带电粒子为载流子。
【IPC分类】H01L39/06
【公开号】CN105390605
【申请号】CN201510740482
【发明人】龚炳新
【申请人】龚炳新
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年10月27日