Особенности в поведении высокотемпературных сверхпроводников при воздействии переменных магнитных полей малой амплитуды

• Автор: Воронов, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 148 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Г ЛАВА 1. Сверхпроводники второго рода в малых переменных
магнитных полях (обзор литературы)
1.1. Проникновение магнитного поля
1.2. Потери энергии в переменном магнитном поле
1.2.1. Физическая природа потерь
в сверхпроводниках второго рода
1.2.2. Исследование потерь в сверхпроводниках второго рода
1.3. Нелинейные процессы в высокотемпературных
сверхпроводниках в переменном магнитном поле
1.4. Выводы и постановка задачи на исследование
ГЛАВА 2. Методика проведения эксперимента, оборудование
и приготовление образцов
2.1. Экспериментальные установки и методика
2.1.1. Установка для измерения низкочастотной комплексной магнитной проницаемости сверхпроводников. Методика измерений
2.1.2. Установка для измерений резистивных параметров сверхпроводников на переменном и постоянном токе
2.2. Приготовление образцов

ГЛАВА 3. Особенности проникновения переменного магнитного поля и диссипация его энергии в высокотемпературных
сверхпроводниках
ЗЛ. Влияние переменного поля
3.2. Влияние транспортного тока
3.3. Влияние возмущающего поля
3.4. Влияние реальной кристаллической структуры сверхпроводника
3.5. Обсуждение результатов
ГЛАВА 4. Нелинейные свойства высокотемпературных
сверхпроводников
4.1. Влияние комплексных магнитных полей
4.2. Влияние реальной кристаллической структуры сверхпроводника
4.3. Обсуждение результатов
4.4. Теоретический анализ нелинейных свойств ВТСП
на основе их вольт-амперных характеристик
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Перспективы применения сверхпроводников в технике во многом определяются особенностями физических процессов, протекающих в них при действии магнитных полей, которые влияют как на рабочие параметры, так и на работоспособность самих криогенных устройств, включающих сверхпроводящие конструкционные элементы. Ситуация осложняется тем, что в рабочих условиях в этих элементах течет транспортный ток, на них действуют тепловые возбуждения, механические напряжения, стационарные и нестационарные магнитные поля и т.д. Без понимания физических процессов, протекающих в сверхпроводниках в этих условиях, без установления их связи с реальной кристаллической структурой, практическое использование этих материалов затруднительно.
Задача усложняется в случае использования в качестве конструкционных материалов высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) не только из-за ухудшения в них критических параметров и механических свойств, но и проявления в них более заметно нелинейных свойств. Кроме того, доминирующая керамическая технология создает дополнительные трудности в понимании протекающих физических процессов, поэтому изучение особенностей поведения ВТСП в сложных внешних условиях является актуальной задачей физики сверхпроводников.
Тематика данной диссертации соответствует «Перечню приоритетных направлений фундаментальных исследований», утвержденных Президиумом РАН (раздел 1.2. - «Физика конденсированных состояний вещества», подраздел 1.2.5. - «Сверхпроводимость»), Работа является частью
комплексных исследований, проводимых в Криогенном центре Воронежского государственного технического университета по госбюджетной теме НИР № ГБ.96.06 "Физические основы работы криогенных сверхпроводящих устройств" в рамках научного направления ВГТУ "Физикохимия и

р2 = -Ф01ь(2х0) , (1.16)
где 1ь(х) — плотность тока, обусловленная магнитной силовой линией, расположенной на расстоянии х0 от центра вихря. Наименьшее расстояние х0, при котором можно применять эти соотношения, равно ц (длина когерентности). Магнитное поле входит в сверхпроводник при условии, если И !>р2- Магнитное поле энергетического поверхностного барьера (называемого барьером Бина-Ливингстона (БЛ)) Нб, препятствующего
проникновению вихрей в глубь сверхпроводника, находится из условия
Б 1=|Р2| и равно:
Н6=Ф0/(2Ц) (1.17)
В работе [72] была вычислена зависимость магнитного поля барьера БЛ от параметра Гинзбурга-Ландау и показано, что с ростом этого параметра величина барьера уменьшается.
Наличие поверхностного барьера БЛ приводит к тому, что при намагничивании сверхпроводника вихри начинают проникать в его объем при Г1>Б2. Когда же внешнее магнитное поле начнет слабеть, поток, заключенный в образце, будет иметь то же направление, что и внешнее поле. В результате поле барьера будет препятствовать выходу потока, вследствие чего относительное количество захваченного потока возрастет. На рис. 13 приведены гистерезисные кривые для пластины при циклическом изменении внешнего магнитного поля без учета поверхностного барьера (а) и при его учете (б). Видно, как барьер деформирует гистерезисную кривую.
Модель Бина-Лондона, рассмотренную выше, можно модифицировать, учитывая поверхность барьера [12, 70-74]. Можно также учесть эффекты, связанные с Нк]. На рис. 13 (в) показана кривая намагничивания с учетом диамагнитной области вблизи НК1. Выражение для ее потерь наиболее просто получить с помощью кривых намагничивания.