RU2102771C1 - Способ измерения плотности критического тока образцов втсп-керамики - Google Patents
Способ измерения плотности критического тока образцов втсп-керамики Download PDFInfo
- Publication number
- RU2102771C1 RU2102771C1 SU5043619A RU2102771C1 RU 2102771 C1 RU2102771 C1 RU 2102771C1 SU 5043619 A SU5043619 A SU 5043619A RU 2102771 C1 RU2102771 C1 RU 2102771C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic field
- critical current
- current
- critical
- sample
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относится к области измерения физических свойств ВТСП-материалов. Сущность: в способе измерения плотности критического тока образцов ВТСП-керамики четырехзондовым методом, основанном на измерении величины транспортного тока, протекающего через образец в момент перехода ВТСП-керамики из сверхпроводящего в резестивное состояние, образец ВТСП-керамики помещают в переменное магнитное поле звуковой частоты, измеряют величину критического транспортного тока, определяют зависимость критического тока от величины магнитного поля и по этой зависимости судят о плотности критического тока при нулевом магнитном поле. Отпадает необходимость проведения измерений при полях менее 100Э, где увеличение тока через образец может привести к контактному перегреву и снижению точности измерений. I ил.
Description
Изобретение относится к способам измерения физических свойств ВТСП-материалов.
Критическая плотность тока является одним из основных параметров высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), определяющих возможности их практического использования.
При определении критической плотности тока в ВТСП-керамике используются бесконтактные и контактные методы измерения.
Среди бесконтактных методов наиболее широко используется измерение магнитного момента М образца ВТСП-керамики, находящегося в магнитном поле Н. В этом случае определение величины критической плотности тока Ic производится по ширине петли гистерезиса М(Н) с помощью модели Бина [1] В модели Бина показано, что для критической плотности тока Ic предельный гистерезис намагниченности Δm = ΔM/V (V объем образца) связан с Ic соотношением Δm = Ic•t/2 для бесконечной пластины толщиной t при направлении магнитного поля параллельно плоскости пластины.
Известен [2] бесконтактный метод измерения критического тока, принцип действия которого заключается в следующем. Сверхпроводящий образец помещается в продольное статическое магнитное поле Hо. Коллинеарно ему накладывается переменное магнитное поле H(t). Приемная катушка, охватывающая образец, осуществляет регистрацию изменений магнитного потока, проникающего в образец. Переменное поле H(t) является внешним возмущением, а ЭДС, возникающая в приемной катушке, сигналом отклика сверхпроводника. Представление о характере проникновения магнитного поля в сверхпроводник основано на модели критического состояния. Имея расчетную зависимость, связывающую внешнее возмущение H(t) и сигнал отклика V(t), можно определить Ic.
Известен способ [3] определения плотности критического тока с помощью трансформаторного устройства. Устройство состоит из разборного магнитопровода из феррита, первичной обмотки из медного провода и вторичной обмотки в виде короткозамкнутого кольца из ВТСП-материала. Устройство помещается в криостат с жидким азотом.
Благодаря ненасыщенному магнитопроводу обеспечивается изменение входного сопротивления устройства при переходе от режима короткого замыкания (образец в сверхпроводящем состоянии) к режиму нагрузки или холостого хода (образец в нормальном состоянии) и по коэффициенту трансформации можно установить связь между токами первичной обмотки и образца.
Критический ток образца определяется по изменению угла наклона вольт-амперной характеристики или по зависимости входного сопротивления от тока, а также по появлению нелинейных искажений на кривой напряжения первичной обмотки.
К основным недостаткам бесконтактных методов измерения плотности критического тока следует отнести низкую точность измерения, обусловленную влиянием формы и размера образца керамики на результаты измерения, сложностью и большой погрешностью количественных расчетов измеряемого параметра.
Известен контактный способ для определения критической плотности тока в ВТСП-керамике, реализуемый четырехзондовым методом [4] измерения. При этом способе на образец ВТСП-керамики наносят токовые и потенциальные омические контакты. Через токовые контакты пропускают изменяющийся по величине транспортный ток I а на потенциальных контактах фиксируют ход вольт-амперной характеристики ВАХ. При переходе образца из сверхпроводящего в резитивное состояние происходит "излом" ВАХ. Измеренный при этом транспортный ток I, отнесенный к площади поперечного сечения образца S, определяет плотность критического тока Ic=I/S.
Основной проблемой для контактных методов измерения является возникновение теплового нагрева, который связан с контактным перегревом при пропускании транспортного тока через образец ВТСП-керамики.
Возникновение контактного перегрева обусловлено сопротивлением контакта металл-керамика и определяется равенством тепловыделения на единицу площади контакта. При этом ток в контакте удовлетворяет стационарному уравнению теплового баланса RI2=qS, где R=(0,1-10) Ом -контактное сопротивление, q=(10-20) Вт/см2- величина мощности, отводимая криогенной жидкостью, S=(1-5) см2 -площадь поверхности образца, охлаждаемая жидким азотом. Допустимое значение транспортного тока варьируется в пределах 0,5-10 А. Уменьшить влияние контактного перегрева можно с помощью изготовления сужения в центре образца. При этом влияние тепловых эффектов можно уменьшить, однако при больших транспортных токах образец будет находиться в перегретом состоянии, что скажется на результатах измерения.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и выбранным в качестве прототипа является способ [4] основанный на четырехзондовом методе измерения величины транспортного тока в момент перехода ВТСП-керамики из сверхпровядящего в резестивное состояние по появлению на потенциальных контактах порогового напряжения.
Основным недостатком известного способа является большая погрешность измерения и недостаточная надежность, связанные с контактным перегревом при измерениях больших транспортных токов образцов ВТСП-керамики.
Задачей изобретения является повышение точности и надежности измерений.
Поставленная задача достигается тем, что в способе измерения плотности критического тока образцов ВТСП-керамики четырехзондовым методом, основанном на измерении величины транспортного тока, протекающего через образец в момент перехода ВТСП-керамики из сверхпроводящего в резестивное состояние, согласно изобретению, образец ВТСП-керамики помещают в переменное магнитное поле звуковой частоты, измеряют величину критического транспортного тока, определяют зависимость критического тока от величины магнитного поля и по этой зависимости судят о плотности критического тока при нулевом магнитном поле.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Образец керамики, подготовленный для измерения четырехзондовым методом, помещают в переменное магнитное поле. Изменяя напряженность магнитного поля, проводят измерение величины критического транспортного тока для каждого значения напряженности поля. Построив в осях координат зависимость критического тока от напряженности поля Iс(Нп), определяют закон этой зависимости графически или с помощью ЭВМ. Экстраполируя эту зависимость до пересечения с осью ординат (нулевое поле), определяют плотность критического тока при нулевом поле.
Размещение образца ВТПС-керамики в переменном магнитном поле звуковой частоты, построение зависимости критического тока от величины магнитного поля и определение по этой зависимости плотности критического тока при нулевом магнитном поле позволяет проводить измерения при меньших транспортных токах через образец, что позволяет исключить контактный перегрев, а следовательно, повысить точность и надежность измерений.
Способ включает следующие операции:
помещение исследуемого образца в переменное магнитное поле;
изменение напряженности магнитного поля;
проведение измерений критического транспортного тока;
построение зависимости критического тока от напряженности поля;
определение плотность критического тока при нулевом магнитном поле.
помещение исследуемого образца в переменное магнитное поле;
изменение напряженности магнитного поля;
проведение измерений критического транспортного тока;
построение зависимости критического тока от напряженности поля;
определение плотность критического тока при нулевом магнитном поле.
На чертеже в качестве примера приведен график зависимости критического тока образцов ВТПС-керамики (различного химического и фазового состава) от напряженности переменного (2кгц) магнитного поля, снятый при температуре 77 К.
Из графика видно, что полевые зависимости критического тока образцов 1, 2 практически линейны в диапазоне 0-100Э и могут экстраполироваться отрезком прямой линии до пересечения с осью ординат.
Начало экстраполяции полевых зависимостей прямой линией возможно при критических токах в 2 раза меньших, чем в конце (пересечение с осью ординат).
Таким образом, отпадает необходимость проведения измерений при полях менее 100Э, где увеличение тока через образец может привести к контактному перегреву и снижению точности измерений.
Claims (1)
- Способ измерения плотности критического тока образцов ВТСП-керамики четырехзондовым методом, основанный на измерении величины транспортного тока, протекающего через образец в момент перехода ВТСП-керамики из сверхпроводящего в резистивное состояние, отличающийся тем, что образец ВТСП-керамики помещают в переменное магнитное поле звуковой частоты, измеряют величину критического транспортного тока, определяют зависимость критического тока от величины магнитного поля и по этой зависимости судят о плотности критического тока при нулевом полемагнитном поле.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5043619 RU2102771C1 (ru) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | Способ измерения плотности критического тока образцов втсп-керамики |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5043619 RU2102771C1 (ru) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | Способ измерения плотности критического тока образцов втсп-керамики |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2102771C1 true RU2102771C1 (ru) | 1998-01-20 |
Family
ID=21604953
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5043619 RU2102771C1 (ru) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | Способ измерения плотности критического тока образцов втсп-керамики |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2102771C1 (ru) |
-
1992
- 1992-03-24 RU SU5043619 patent/RU2102771C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Bean C.P. Phys. Rev. Let. 1962, v. 8, p. 250. 2. Никонов А.А., Петухов М.Н., Сотников Т.В., Терекиди А.Г. Бесконтактные методы измерения электромагнитных свойств сверхпроводников II рода и ВТСП. Высокотемпературная сверхпроводимость. - М.: ВНИИМИ, 1989, вып. 1, с. 73 - 92. 3. Лурье А.И., Мильман Л.И., Александров В.В. Трансформаторное устройство для измерения критического тока в образцах ВТСП-материала. Сверхпроводимость: физика, химия, техника. 1990, т. 3, N 2, с. 308 - 312. 4. Жуков А.А., Мощалков В.В. Критическая плотность тока в высокотемпературных сверхпроводниках. Сверхпроводимость: физика, химия, техника, 1991, т. 4, N 5, с. 850 - 887. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Claassen et al. | A contactless method for measurement of the critical current density and critical temperature of superconducting films | |
KR20010002317A (ko) | 교번전류 센서 | |
RU2102771C1 (ru) | Способ измерения плотности критического тока образцов втсп-керамики | |
Moses et al. | Iron loss in non-oriented electrical steels under distorted flux conditions | |
Harvey et al. | Precise resistance ratio measurements using a superconducting dc ratio transformer | |
Ma et al. | Rogowski coil for current measurement in a cryogenic environment | |
See et al. | Innovative calorimetric AC loss measurement of HTSC for power applications | |
Nakane | A method for simultaneously measuring resistivity and the Meissner effect of a superconductor used with a solenoid coil | |
Banerjee et al. | AC susceptibility apparatus for use with a closed-cycle helium refrigerator | |
Morgan et al. | Electromagnetic nondestructive evaluation with simple HTS SQUIDs: Measurements and modelling | |
Elmquist et al. | Using a high-value resistor in triangle comparisons of electrical standards | |
Pena | An easy and non-destructive induction method to characterize superconducting materials with planar geometry | |
Spyker et al. | Measurement of transport critical current of Y-Ba-Cu-O using an inductive method | |
Mee et al. | Flux creep in high-T c superconductors | |
McGinnis et al. | Pulsed current measurement of the resistive transition and critical current in high Tc superconductors | |
Wen et al. | Joint resistance measurement using current-comparator for superconducting wires in high magnetic field | |
Walker et al. | Alternating field losses in mixed matrix multifilament superconductors | |
JP2912003B2 (ja) | 超電導体の磁気特性測定方法 | |
US4517515A (en) | Magnetometer with a solid-state magnetic-field sensing means | |
Schmidt | Temperature-dependent AC loss and time constant measurements in high-Tc superconductors | |
Hardono et al. | Calorimetric methods for measuring AC losses in HTSC tapes carrying currents | |
Soulen et al. | The equivalence of the superconducting transition temperature of pure indium as determined by electrical resistance, magnetic susceptibility, and heat-capacity measurements | |
ten Haken et al. | Advanced testbeds for quality control of superconductors in power applications | |
Gotszalk et al. | Mutual inductance bridge for the measurement of superconducting transition temperatures and magnetic susceptibility | |
Darmann et al. | Determination of the AC losses of Bi-2223 HTS coils at 77 K at power frequencies using a mass boil-off calorimetric technique |