DE2137110A1

DE2137110A1 - Verfahren zur herstellung regelbarer temperaturen im kryostaten und anordnung zur messung des sprungpunktes von supraleitern

Info

Publication number: DE2137110A1
Application number: DE2137110A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dolag; John Dipl Phys Langerholc
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1971-07-24
Filing date: 1971-07-24
Publication date: 1973-02-01

Description

Verfahren zur herstellung regelbarer Temperaturen im Kryostaten und Anordnung zur Messung des Sprungpunktes von Supraleitern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung regelbarer Temperaturen im Kryostat zur Messung der Sprungkurven von Supraleitern, insbesondere solcher mit niedrigem Restwiderstand und einer Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bisher wurde zur Messung des Sprungpunktes bei Supraleitern der temperaturabhnngige Spannungsabfall bei konstantem Strom gemessen, oder es wurde mit der Fluxmetrischen Methode gearbeitet.
Die letztere Maßnahme erfordert einen wesentlich erhöhten apparativen Aufbau im Kryostaten und damit eine im Verhältnis zur Aufgabe zu kostspielige Anordnung. Dagegen liefert die erste Methode auch die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes, die Rückschlüsse über die Probenhomogenität erlaubt, ist ae-U2 doch mit der Schwierigkeit verbunden, daß die Aufheizung (-) R einer Probe niedrigen Restwiderstandes (R >0) bei messbar bleibendem Spannungsabfall U groß wird, was die Temperaturregei lung erschwert. Dies kommt dadurch Zustande, daß eine Temperaturschwankung im Bereich des Sprungpunktes eine Eigenheizungsschwankung desselben Vorzeichens he-rvorruft, die der Regelung entgegenwirkt.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Messung des Sprungpunktes von Supraleitern, inklusive solcher mit niedrigem Rostwiderstand, zu schaffen, wobei kein erhöhter apparativer Aufwand im Kryostaten mehr erforderlich ist und außerdem der Meßvorgang automatisiert ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mittels eines Regelkreises ein Heizstrom zum Pegeln der Temperatur innerhalb der Probonkammer des lçryostaten gesteuert wird, und bei Erreichung der gewünschten Temperatur der Neßvorgang eingeschaltet werden kann, wobei durch Knopfdruck von einem relaisgesteuerten, geregelten Setzgerät dem Probenstück ein Stromimpuls aufgeschaltet wird und nach entsprechender Einschwingzeit Temperatur und Widerstand durch digitale Erfassungsgereite des Probenstückes gemessen und die Werte einem Printer automatisch eingegeben werden. Der Vorteil dieses Verfahrens ist darin zM sehen, daß einmal die Meßdaten automatisch registriert werden und zumanderen die Probeneigenheizung auf die sehr kurze Dauer des Stromimpulses reduziert wird. Die durch einen Strompuls von Starke I und Dauer Z in einer Probe von Masse h?. Wärmefähigkeit C und Widerstand R hervorgerufene Temperaturveranderung: dT = = $ r kann unterhalb der Meßgenauigkeit des LCr > Temperaturerfassungsger.ites gehalten werden.
Zur Durchführung des Verfahrens sieht die Erfindung vor, daß zum Regeln der Temperatur in der Probenkammer des Kryostaten ein Regelkreis angeordnet ist, der aus einer Brückenschaltung, einem Qleichstromverstärker, einer Heizwicklung und einem Kohlenwiderstanda besteht und dem ein Temperaturmeßgerät sowie ein Taktgeber zugeordnet ist, wobei dem Taktgeber ein Netzgerät, ein Digitalvolmeter und ein Printer zugeschaltet sind.
Durch diese Maßnahmen ist im Verhaltnis zur Aufgabenfülle, die erledigt wird der apparative Aufwand wesentlich eingeschränkt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Probenkammer eine Zusatzheizung, bestehend aus einer Heizwicklung, einem einstellbaren Vorwiderstand und einem Speisegerät zugeordnet ist. Durch diese Maßnahmen ist es möglich, daß der Temperaturbereich wesentlich erweitert werden kann.
Die Erfindung ist nachfolgend in Ausführungsbeispielen beschrieben und gezeichnet. Es zeigen: .ig. 1 ein Blockschaltbild der Gesamtanordnungs Fig. 2 einen Querschnitt in schematischer Darstellung durch den ryostat, Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
Das esentliche der Erfindung ist darin zu sehen, daß mittels einer Brückenschaltung 20, eines nachfolgenden hochverstärkenden extrem stabilen Gleichstromverstärkers 21 sowie einer Heizwicklung 22 um die Probenkammer 23 und eines SohlenvJiderstandes 24, der zusammen mit dem Dekadenwiderstand 20a der Zrück 20 geeicht ist, die Temperatur in der Probenkammer 23 kontinuierlich eingestellt, geregelt und gehalten werden kann.
Außerdem wird nach Erreichung der eingestellten Temperatur in der Probe 25, die mit dem Temperaturmeßger.it 26 gemessen wird, ein Taktgeber 27 angesteuert. Dieser Taktgeber löst zur Messung und Registrlerungr des Spungpunktes der Supraleiterprobe 25 folgende Vorgänge nacheinander aus: Als erstes wird das Netzgerht 28 eingeschaltet, wodurch ein definierter Yießstrom durch die Probe 25 fließt. Nach Abwarten einer bestimmten Linschlfingzeit mißt das mißtasDlgitalvoltmeter 29 den Spannulngsabfall an der Probe 25. Nach Beendung der Spannungserfassung wird durch den Taktgeber 27 der Printer 30 angesteuert, der nicht nur den Meßwert des Digitalvoltmeters 29, sondern auch den angezeigten Temperaturwert des Meßgerätes 26 registriert. Nach Beendigung dieses Meßvorganges wird das Netzgerat 28 durch den Taktgeber 27 abgeschaltet, um eine Temperaturbeeinflussung im Innenraum der Probenkammer 23 durch den Probenstrom zu verringern. Als nächster Schritt wird ein neuer Temperaturwert eingestellt, um nun nacheinander den gesamten für die Probe 25 des Supraleiters interessanten Temperaturbereich zu durchmessen.
Die Probe 25 ist in einem doppelten 1flrostaten 10 untergebracht, dessen Iltliumkammer durch eine weiter aussenliegende Stickstoffkammer vorgekühlt wird. Beide Rammern liegen im Vakuum.
Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform zeigt eine Zusatzheizung für die Probenkammer, bestehend aus einer Heizwicklung 31, einem einstellbaren Vorwiderstand 32 und einem Speisegerät 33, wodurch der Temperaturbereich, den der vorbeschriebene und in der Fig. 2 gezeigte Regelkreis erfassen kann, wesentlich erweitert wird. Dadurch ist es möglich mit einer einzigen Anordnung ohne Umriistungen etc. Messungen an stark unterschiedlichen Supraleiterproben durchzuführen. Das Regelverhalten des cgelkreises wird durch diese Zusatzheizung noch verbessert.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur 1jerste11rg regelbarer Temperaturen im Kryostat zur messung des Sprungpunktes von bupraleitern, insbesondere solcher mit niedrigem Restwiderstand, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß mittels eines Regelkreises (20,21,22) ein Ileizstrom zum Regeln der Temperatur innerhalb der Probenkammer (23) des Kryostaten (iü) gesteuert und bei erreichung der gewünschten Temperatur der Meßvorgang auf Knopfdruck hin automatisch ablauft, wobei von einem Notzgerät (28) dem Probenstück (25) ein Stromimpuls aufgeschaltet wird und nach entsprechender Einschlfingzeit Temperatur und Widerstand des Probenstücks (25) gemessen und die Werte einem Printer (30) eingegeben werden.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zum Regeln der Temperatur ir der Probenkammer (23) des Kryostaten (10) ein Regelkreis, bestehend aus einer Brückenschaltung (20) einen Gleichstromverstnrker (21), einer Heizwicklung (22) und einem Kohlenwiderstand (24) angeordnet ist und dem ein Temperaturmeßgerät (26) und ein Taktgeber (27) zugeordnet ist, wobei dem Taktgeber (27) ein Netzgerät (282, ein Digitalvoltmeter (29) und ein Printer (30) zugeschaltet sind.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Probenkammer (23) eine Zusatzheizung, bestehend aus einer Heizwicklung (31), einem einstellbaren Vorwiderstand (32) und einem Speisegernt (33) zugeordnet ist.