DE1640198C

DE1640198C - Supraleiter

Info

Publication number: DE1640198C
Authority: DE
Inventors: Thomas Hyde Schenectady Livingston James Duane Scotia N Y Alden (V St A)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Publication date: 1971-05-27

Description

ι a '

\ ' Die Erllndung betrifft Supraleiter mit gorichtetem permanentes Magnetfeld in anderen Fallen wertvoll

Ansprechen auf «ngolegle Magnetfelder oder mit ge- ist.

!richteter elektrischer Leitfähigkeit. , Je nach der magnetischen Vorbehandlung dos Supra-

Es ist bekannt, daß supraleitendo Materialien in loiters, d. h. nach der Richtung, In welcher das die

zwei Kategorien eingeteilt werden können, die je nach- 3 Magnetisierung dor verteilten Teilchen bewirkende

dem, ob das Material in einem progressiven Magnet- Magnetfeld ausgeübt wurde, wird der Körper entweder

feld vom supraleitenden Zustand abrupt in den Normal- die Richtung einer bevorzugten Leitfähigkeit oder aber

zustand tibergeht oder ob os dabei oinen Zustand eine Ansprechrichtung für anschließend angelegte

durchschreitet, in dem supraleitende und normulo Magnetfelder haben. Wenn man entsprechend F ι g. I

Bezirke gleichzeitig vorhanden sind, als Type I oder iq einen Supraleiter mit gerichteter cloktn eher Leit- Type Il bezeichnet werden. Die magnetische Hysterese fähigkeit anstrebt, dann würde der Körper 10 einem

und die Stromführungsknpaziiat der Supraleiter der Magnetfeld in Richtung des Weges 13, also konzen-

Typell hflngen vermutlich von der Wirbelung der trisch mildern Korperumfnng ausgesetzt. Bei Auflc-

magnclischen Flußlinien durch innere Fehler ab. gung eines Feldes von kreisrunder Richtung, z.B.

Die Aufgabe der Erfindung besieht in der Schaffung 15 durch einen Stromstoß, würden die Teilchen 12 im

eines Supraleiters mit gerichteter elektrischer Leit- Körper natürlich permanent in verschiedenen Rich-

fähigkeit, der beispielsweise als Sehalter verwendbar ist. Hingen je nach der relativen Lage innerhalb des Körpers

Irlindungsgcmäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, magnetisiert werden. Da ein parallel zur Längsachse

dall ein Körper, der aus einer Matrix aus einem supra- des Körpers 10 fließender Strom ein I lußlinienfeld

leitenden Material der Typeil und eingelagerten ao erzeugen würde, das entweder in der identischen Rich-

magnclischen Teilchen, die in vorbestimmten Rieh- tung, wie der durch die Teilchen erzeugte, oder in

Hingen permanent magnetisiert sind, besteht. Körper, genau entgegengesetzter Richtung wandert, wird der

die in dieser Weise behandelt worden sind, können als Stromfluß in einer Richtung des Körpers 10 größer

Schalleinrichlungcn Anwendung linden. als in entgegengesetzter Richtung sein. Dieses Ergebnis

Hei vorteilhafter Weiterbildung der Windung sind 25 beruht vermutlich auf der Tatsache, daß eine Flußlinie,

die magnetischen Teilchen ferromagnetisch oder ferri- die sich einem in entgegengesetzter Richtung magneti-

i.agnetisch. Fs ist erfindungsgemüß auch zweckmäßig, siertcn Teilchen nähert, von dem Rückkehrkraftfluß

wenn der Körper die magnetischen Teilchen in einer des Teilchens abgestoßen wird und daher das Bestreben

Menge bis zu otwa 1,0 Gewichtsprozent enthält. Der hat, die Hindernisse zu umgehen. Andererseits wird

Hystcrcscverlauf kann auf diese Weise vorteilhaft 30 eine Tcilchenmagnetisierung in derselben Richtung die

beeinflußt werden. Flußlinie anziehen und festlegen, wobei die Energie des

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang Systems durch Ausschaltung des Rückkehrkraftflusses

mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt und Verkürzung der Flußlinie gesenkt wird.

1- i g. 1 eine teilweise vergrößerte perspektivische Wenn der Körper 10 auf ein angelegtes Magnetfeld

Ansicht eines Modells eines Supraleiters und 35 gerichtet ansprechen soll, dann müssen die Teilchen

F i g. 2 in einem Kurvenbild die magnetische Hyste- längs der durch Linie 14 angezeigten Richtung magne-

rcse eines Supraleiters der Type 11 und eines nach der tisierl werden.

Erfindung hergestellten Supraleiters. Zur Erläuterung der Erfindung wurde ein Supra-

Der in F i g. 1 gezeigte supraleitende Korper IO leiter, der in seiner Zusammensetzung aus Quecksilber

besitzt eine Matrix 11, die aus supraleitendem Mate- 40 legiert mit 13 Atomprozent Indium bestand und eine

rial der Type Il besteht. A!L' Mmtruiicit, uie sich kritische Temperatur von 3,8 ¹K hatte, mil kugeligen

·■ !!'"-aiiiiiesid ü:;.c!:or· L^wii, mit Ausnahme der reinen Eisenteilchen vereinigt. Eine Verteilung mit einer

Elemente, sind Supraleiter der Type II. Beispielsweise Konzentration von etwa 1% wurde durch elektrische

sind Legierungen oder Intermelullc, wie Hg - In, Ablagerung von Eisen aus einer Ferrosulfatlösung in

Nb_:.Sn, Nb Zr, Pb Bi, V_:i(ia Vertreter für die 45 eine gerührte Quecksilberkathode hergestellt. Durch

große Vielzahl der jetzt bekannten supraleitenden Alterung des Amalgams bei Temperaturen von Zini-

Materialicn der Type II. mertemperatur bis I75"C wurden verschiedene Teil-

Oer Körper 10 enthält auch eine Verteilung feiner chengrößen erzeugt, wobei die F.igenkoerzitivkraft von

Teilchen, die nach ihrer Zusammensetzung aus einem 77' K zur Ermittlung der erhaltenen Teilchengröße

harten magnetischen Material bestehen, d.h. einem 50 verwendet wurde. Nach Zusatz, von 13 °/₀ Indium

solchen, das permanent magnetisiert werden kann. wurden durch Verdünnung Proben von verschiedenen

Diese Teilchen lassen sich offensichtlich aus Legie- Eisenkonzentrationen hergestellt. Die Legierungen

rungen der ferromagnetische!! Metalle, wie Eisen, wurden in gekühlte Formen gegossen, und es wurden

Nickel, Kobalt und deren Legierungen, fertigen und Proben von etwa 3 mm Durchmesser und etwa 19 mm

können auch aus einer fcrrimagnclischen Masse 55 Länge mit runden Kanten hergestellt. Alle Proben

bestehen. Beispielsweise sind solche Materialien, wie wurden 15 Stunden oder jnclir bei minus 20 |_; 3"C

Buriumferrite, -titanate oder -mctaniobale, Mangan-, vor der Messung angelassen.

Magnesium-, Nickel- oder Kobaltferrile und Blei- Die eisenhaltigen Legierungen wurden zunächst auf

metaniobate sämtlich wirksame ferrimagnetische Mate- 4,2° K abgekühlt. Ein Zustand remanenter oder per-

rialien. Die zu erfüllende Grundvoraussetzung besteht 6o mancnter Magnetisierung wurde durch Anlegung und

darin, daß die Teilchen in der Lage sind, ein perma- Entfernung eines Feldes von 6000 Oersted induziert,

unites Moment oder remancnle Magnetisierung zu- dann wurde die Probe im Nullfeld auf den supralcitcn-

rückzuhcliallen, nachdem sie einem aufgelegten ma- den Zustand abgekühlt. Magnctisierungskurvcn auf

gnelischen Feld ausgesetzt worden sind. Das jeweils 400 Oersted und zurück auf Null wurden dann ent-

viMwciidele Verleiliingsmillel hängt von dem Vcrwcn- 65 weder parallel oder anliparallel zur rcmanenten Teil-

dungszweck ab, für die das Material vorgesehen ist, chcnmagnctisierung abgenommen,

wobei ein höherer Grad von permanenter Magneli- Der Einfluß der Teilchen ist aus ilen Kurven der

sicrung in gewissen Fallen und ein relativ niedrigeres F i g. 2 ersichtlich. Die Kurven 15 zeigen die in der

QuecksilbeMndium-Legiorung, die keine Teilchen von remanonter Magnetisierung enthielt, vorhandono Hysterese. Andererseits zeigen die Kurven 16 und 17 das Vorhandensein einer viel größeren magnetischen Hysterese, und in diesem FaI! waren ungoitthr 0,2% per- rnanent magnelisierte Eisenteilchon vorhanden. Die Kurve 16 erläutert die magnetische Hysterese in einem Körper, der einem Feld ausgesetzt wurde, das in entgegengesetzter Richtung (antiparallel) zu dem durch die vorteilten Eisenteilchen erzeugten rcmanenten-Feld wirkts. Dio Kurve 17 zeigt klar den größeren, den Kraftlinienfluß festhaltenden Effekt, der sich ergibt, wenn das angelegte Magnetfeld parallel zur Richtung der remanenten Teilchenmagnetisierung ist. Eine entsprechende Differenz in den kritischen Strömen fand sich auch in diesen Mateiialien, so daß das Eisen einen Supraleiter mit gerichteten Eigenschaften erzeugt hatte, die von dem Richtungssinn des an den Körper angelegten Magnetfeldes abhängen.

Eine bezeichnende richtungsabhängigc Hysterese ist ao bei Teilchendurchmessern im Bereich von 40 bis 200 A -(Koerzitivkraft bei 4,2° K im Bereich von UO bis 1090 Oersted) und für Eiscnvoliiinenanteile von

0,01 bis i% beobachtet worden. Die Hysterese ist f den parallelen Fall immer größer als für den entgcg« gesetzten oder antiparallelen Fall, was beweist, d, ein Anziehungszentrum wirksamer ist, die ßewcgm der Kraftflußlinien zu behindern, als ein Abstoßung Zentrum.

Claims

Patentansprüche:

1. Supraleiter mit gerichtetem Ansprechen a angelegte Magnetfelder oder mit gerichteter eic Irischer Leiiifähigkeit, g e k e η η ζ e i c h iu durch einem Körper, der aus einer Matrix ai einem supraleitenden Material der Type 11 ur eingelagerten magnetischen Teilchen, die in vu bestimmten Richtungen permanent inagnetisie sind, besteht.

2. Supraleiter nach Anspruch I, dadurch t> kennzeichnet, daß die magnetischen Teilchen fern magnetisch oder ferrimagnetisch sind.

3. Supraleiter nach Anspruch 1 und 2, dadurt gekennzeichnet, daß der Körper die magnetische Teilchen in einer Menge bis zu etwa 1,0 Gewicht prozent enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen