DE1265891B - Herstellungsverfahren fuer ein Starkstromkryotron - Google Patents

Description

BUNDESRBPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

P A-¹PEN T< A-M-T

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

HOIf

Deutsche KL: 21 g - 35

Nummer: 1265 891

Aktenzeichen: S 99151 VIII c/21g

Anmeldetag: 31. August 1965

Auslegetag: 11. April 1968

Unter dem Begriff Kryotron versteht man ein Bauelement mit einem Torleiter aus Supraleitungsmaterial, der durch ein Magnetfeld vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand schaltbar ist. Bauelemente dieser Art werden in der Schwachstromtechnik vorzugsweise in Rechenmaschinen als logische Bausteine verwendet.

Bei Verwendung dieser Bausteine in der Schwachstromtechnik steht das Problem der Schaltgeschwindigkeit im Vordergrund. Bei der Verwendung in der Starkstromtechnik werden andere Anforderungen an Kryotrons gestellt. Sie sollen hier bei großer Strombelastbarkeit im supraleitenden Zustand eine hohe Spannung ohne nennenswerte Verluste im normalleitenden Zustand sperren können. Dies bedeutet, daß der Torleiter des Kryotrons ein möglichst großes Produkt aus kritischer Stromdichte und spezifischem Widerstand im normalleitenden Zustand bei der tiefen Arbeitstemperatur von einigen Grad Kelvin besitzen muß. Man kann zwar durch Vervielfachung der Schaltstreckenlänge die Verluste bei gegebener Schaltleistung herabsetzen. Bei einem bekannten Starkstrom-Kryotron wird die Vervielfachung durch Falten eines supraleitenden Bandes bewirkt. Diese Lösung ist aber nicht befriedigend, da sie viel Material und Platz erfordert. Außerdem wird durch sie weder die kritische Stromdichte noch der spezifische Widerstand im normalleitenden Zustand beeinflußt.

In der Hauptpatentanmeldung wird eine wesentlich vorteilhaftere Lösung des genannten Problems vorgeschlagen. Diese Lösung besteht darin, daß dem Torleiter eine Faden-, Schicht- oder Schwammstruktur der Art gegeben ist, daß im Fall des normalleitenden Zustandes bei der Betriebstemperatur die freie Weglänge seiner Elektronen kleiner als beim Ausgangsmaterial ist.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Herstellungsverfahren für ein derartiges Starkstromkryotron. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß dünne Folien aus Supraleitungsmaterial unter Zwischenlagerung von Isolierstoffpulver aufeinandergelegt werden und daß durch Walzen oder Pressen der Querschnitt verringert wird. Als Supraleitungsmaterial eignet sich Blei oder Niob, als Isolierstoffpulver Magnesiumoxyd oder Aluminiumoxyd.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es werden etwa 1000 Bleifolien mit einer Dicke von jeweils 20 μΐη unter Zwischenlagerung von Magnesiumoxydpulver aufeinandergelegt. Die Magnesiumoxydmenge entspricht hierbei volumenmäßig etwa der Bleimenge. Sodann wird das Folienpaket bis zu einer Dicke von 0,2 mm Herstellungsverfahren für ein Starkstromkryotron

Zusatz zur Anmeldung: S 96150 VIII c/21 g —
Auslegeschrift 1260 047

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8520 Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Wilhelm Kafka, 8521 Tennenlohe - -

ausgewalzt, so daß die Bleifolien nur noch eine Dicke von etwa 0,2 μπι haben und von den Oxydkörnern durchdrungen und mit ihnen verzahnt sind. Ein derartiges Band hat bei 10° K einen spezifischen Widerstand von etwa 10~⁴ Ω cm. Der Widerstandswert pro Zentimeter Bandlänge eines Bandes von mm Breite beträgt dann 0,5 · 10~² Ω cm. Im supraleitenden Zustand kann es etwa 10 kA führen. Will man beispielsweise eine Gleichspannung von V bis auf einen Reststrom von 1 A sperren, dann muß bei den gewählten Verhältnissen das Band cm lang sein. 20mal gefaltet kann es auf einer Länge von 100 cm bei einer gesamten Dicke einschließlich Lagenisolation von etwa 10 mm untergebracht werden. Als Lagenisolation eignen sich beispielsweise dünne Glimmerfolien.

Zwecks Verbindung des Kryotrontorleiters mit anschließenden harten Supraleitern wird die Breite und/oder Dicke des Bandes an den Enden vergrößert. Durch Einwalzen von Metallfolien (z. B. Kupfer) an den Enden an Stelle des Isolierpulvers kann der Widerstand verringert und die entstehende Wärme leichter abgeführt werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Herstellungsverfahren für ein Starkstromkryotron, dessen Torleiter eine Schichtstruktur der Art gegeben ist, daß im normalleitenden Zustand des Materials bei der Betriebstemperatur die freie Weglänge der Elektronen kleiner als beim Ausgangsmaterial ohne besondere Struktur ist, nach Patentanmeldung S 96150 VIIIc/21g (deutsche Auslegeschrift 1260047), dadurch gekennzeichnet, daß dünne Folien aus Supraleitungsmaterial unter Zwischenlagerung

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von Isolierstoffpulver aufeinandergelegt werden und daß durch Walzen oder Pressen der Querschnitt verringert wird.

2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Supraleitungsmaterial Blei oder Niob dient.

3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Isolierstoffpulver Magnesium- oder Aluminiumoxyd dient.

4. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bandförmige Torleiter an den Anschlußstellen im Querschnitt vergrößert und im spezifischen Widerstand verkleinert wird.

10 In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 3 100723;
Cryogenics, Augustheft 1964, S. 212 bis 217;
Elektrie, Nr. 12, 1964, S. 401 bis 407.

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