Нелинейные и неизотермические явления макроскопической электродинамики сверхпроводящих пленок и композитных сверхпроводников

• Автор: Пухов, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 211 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Список основных обозначений
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Разрушение сверхпроводящего состояния внешнними
воздействиями (обзор литературы)
ГЛАВА 2. Аномально быстрое распространение нормальной зоны в
СВЕРХПРОВОДНИКЕ С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ ТОКОМ
2.1. Взаимодействие распространяющейся нормальной зоны с термомагнитными возмущениями. Основные уравнения
2.2. Область применимости теории квазистационарного распространения нормальной зоны
2.3. Ускоренное распространение нормальной зоны при возрастании
тока в сверхпроводнике
2.4. Ускоренное распространение нормальной зоны при быстром уменьшении тока в сверхпроводнике
ГЛАВА 3. Критические возмущения, разрушающие сверхпроводящее
СОСТОЯНИЕ В СВЕРХПРОВОДНИКАХ С ТОКОМ
3.1. Аналитический метод вычисления критической энергии локальных возмущений
3.2. Закон подобия для критической энергии разрушения сверхпроводимости в сверхпроводнике с током
3.3. Критические энергии мультистабильного сверхпроводника
3.4. Развитие «взрывной» неустойчивости в сверхпроводниках с током
3.5. Критические возмущения и нелинейная стадия развития неустойчивости в моностабильной активной среде
3.6. Влияние быстрого изменения тока и магнитного поля на величину критической энергии
ГЛАВА 4. Локальное и множественное зарождение нормальной зоны
В СВЕРХПРОВОДНИКАХ И СВЕРХПРОВОДЯЩИХ КАБЕЛЯХ С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ ТОКОМ
4.1. Локальное зарождение нормальной зоны в «слабых областях»
различной природы

4.2. Корреляционная длина «слабой области» и множественное зарождение нормальной зоны
4.3. Режимы перераспределения тока в сверхпроводящем кабеле
4.4. Область стабильности сверхпроводящего кабеля по току
4.5. Иерархия безразмерных параметров, описывающих нормальный переход сверхпроводника с изменяющимся током
ГЛАВА 5. Переход в нормальное состояние ВТСП пленок с током
5.1. Распространение нормальной фазы в системе плёнка — подложка.
Учет двумерных эффектов
5.2. Качественная модель, учитывающая влияние подложки на распространение нормальной фазы по ВТСП плёнке
5.3. Влияние подложки на скорость распространения нормальной фазы
по ВТСП плёнке. Сравнение с экспериментом
5.4. Закон подобия для скорости распространения нормальной фазы
по ВТСП плёнке
5.5. Стабильность широких ВТСП плёнок с изменяющимся транспортным током
ГЛАВА 6. Разрушение сверхпроводимости ВТСП плёнок микроволновым
излучением (микроволновой ПРОБОЙ)
6.1. Микроволновая бистабильность ВТСП плёнок Пороговая интенсивность распространения нормальной фазы
6.2. Распространение нормальной фазы в ВТСП плёнках, разогреваемых микроволновым излучением
6.3. Критические тепловые возмущения, вызывающие S-N переход высокотемпературной сверхпроводящей пленки под действием микроволнового излучения
6.4. Микроволновой пробой ВТСП плёнок на несверхпроводящих дефектах. Локализованные температурные домены
6.5. Тепловой механизм микроволнового пробоя: теоретические аргументы и экспериментальные доказательства
Заключение
Литература

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.
А - площадь поперечного сечения композитного сверхпроводника а, Ь - безразмерные параметры
В - магнитное поле; поверхностное микроволновое магнитное поле В - скорость изменения магнитного поля
В0 = 'Зп к)(Тс -Т0)/Я.2]2 -характерная скорость изменения магнитного поля ВЬт _ поле микроволнового пробоя
Вр =2м0 [&5 (Гс-Г0 )/П$ I112 - пороговое поле пробоя однородной
~ пороговое поле образования нормального домена С = С[0[/С8П8 - теплоемкость композита; безразмерный параметр,
Сей = С[ + С51)/Е>{ - «эффективная» теплоемкость
- теплоемкость пленки С5 - теплоемкость подложки
О - толщина «прогретой» области подложки 0([ - полуширина дефекта Г)( - толщина пленки
Бп - полуширина домена
- толщина подложки
е ~ энергия теплового импульса
еЛ( = АСки2(Тс~Т0)3'2 /р112]5 - характерная «адиабатическая» энергия ес ~ критическая энергия
= С(Тс - Т0)(кЛ3/кР)} 2 - характерная «тепловая» энергия Ес = /г(7'с - Т() )Р] / А]'2 - электрическое поле потери устойчивости
Е8 ~ электрическое поле в сверхпроводящем состоянии
/" - частота микроволнового излучения
/о = 2р(Тс - Т0 )/лу/о Я2 Тс - характерная частота

Полагая для оценки С= 103Дж-м3-К|, Гс-7ф=5К, .Я =0.Н0.5 мм, /8 =109 А-м 2, Мг= 10-2-10 », |оУ5/оВ| = 109 А-м-Г1, из (2.22) получаем [3 10-4 н- 1(Г2,
/?, «10~4 г 10 ~2. Малость параметров [3 и /9, позволяет использовать уравнение теплопроводности (2.5) в квазистационарном приближении для описания распространения нормальной зоны в нестационарных условиях в широком интервале скоростей изменения тока / < Д и магнитного поля В <В1 (Д » /0 и Д » /Д) [129].
При / > Д или В > В характерные времена изменения тока и магнитного поля меньше «теплового» времени Д. В этом случае КБ-граница в сверхпроводнике не успевает сформироваться, а переход в нормальное состояние происходит однородно по всей длине образца вследствие развития термомагнитной неустойчивости. Отметим, что такая ситуация возникает лишь при очень высоких скоростях изменения тока и магнитного поля: / > 106 4-107 А-с-1 и В> 103 ч-104 Т-с“1
Следует отметить, что представление о сформировавшейся N 8-границе может перестать быть корректным уже при скоростях изменения тока меньших, чем Д [130]. Действительно, даже при условии существования квазистационарных сверхпроводящего (Г=Д) и нормального состояний (Т-Тп) 7<Д время формирования N 8-границы может оказаться меньше времени, за которое величина транспортного тока пробегает весь интервал бистабильности /т < I < Др где 1т - минимальный ток
существования нормальной зоны, определяемый соотношением
1т=15/у[а , (2.23)
а = Р]гА! 1гР(Тс -Т0) - параметр Стекли. Оценим величину / = /2, при которой N8-
граница успевает сформироваться из начального температурного распределения до возникновения термомагнитной неустойчивости при /=/д. Формирование N8-границы происходит за время порядка «теплового» времени С [3]. Полагая для простоты, что ток линейно возрастает со временем /(£) = /т + , получаем, что пред-
ставление о сформировавшейся N 8-границе корректно при I < 12, где величина характерного масштаба скорости изменения тока Д определяется условием [130]