Стабилизация сверхпроводящих магнитных систем - Альтов В.А.
Скачать (прямая ссылка):
(B<g;5T) имеет а<1, т. е. полностью стабилизирован по отношению к
пузырьковому режиму кипения гелия в большом объеме.
Рассмотрим теперь вопрос о степени стабилизации этого проводника по
отношению к пленочному режиму кипения. Предположим, что из состояния,
соответствующего температуре Т>ТС, с уменьшением тока проводник переходит
(в сверхпроводящее состояние. Обозначим ток, соответствующий этому
переходу, через Гv.
На рис. 4-41 представлены найденные из вольт-ампер-ных характеристик рис.
4-40 значения критического тока 1св(Тв, В) и тока Тр (кривые / и 2), при
которых происходило восстановление сверхпроводящих свойств проводника.
Следует отметить, что, поскольку в эксперименте не всегда удается
обеспечить равномерное распределение температуры по всей длине
исследуемого образца, восстановление сверхпроводящих свойств происходит
не при минимальном токе существования нормальной зоны !т, а при токе,
близком к минимальному току распрост-
Рис. 4-41. Зависимость некоторых характерных токов для восьмижильного
проводника без изоляции от индукции магнитного поля.
/-/СВ(ГВ, В)- 2-7v¦ 3-1*-, 4-1* "•
127
\
ранения нормальной зоны Iv (более подробно об этом см. § 5-6).
Как видно из рисунка, при магнитных полях выше примерно 3 Т восьмижильный
провод полностью стабилизирован и по отношению к пленочному режиму
кипения гелия в большом объеме (У р >/св) •
'При температурах Т>ТС (см. рис. 4-40) вольт-амперные характеристики
имеют именно такой характер, который ранее был установлен нами
теоретически. Каждому значению индукции В соответствует определенное
мв/см
Рис. 4-42. Вольт-амперные характеристики восьмижильного проводника с
органической изоляцией.
значение максимального тока равновесия /*. Значения /* в зависимости от В
по данным рис. 4-40 представлены на рис. 4-41 (кривая 3). Из этого
рисунка следует, что /*>/св при ?>2,2Т. Следовательно, рассматриваемый
провод IB указанном интервале полей полностью гарантирован от пережога в
случае вытеснения тока в подложку при любых токах 1^1СВ(Тв, В).
На графике рис. 4-41 представлено также значение тока /к.к,
соответствующее началу кризиса кипения (кривая 4). Во всем исследованном
интервале магнитных полей /*</к.к, т. е. в этих полях кризис кипения при
/>/св всегда приводит к пережогу проводника,
Кроме этих образцов, с целью изучения влияния условий охлаждения на
характеристики равновесного состояния был исследован восьмижильный провод
с органической изоляцией (полиуретановый лак с толщиной слоя 0,015 мм).
Вольт-амперные характеристики и основные параметры такого пррвода
приведены на рис. 4-42 и 4-43.
Из этих рисунков можно сделать следующие выводы.
1. При ?<4,2 Т имеем а>1, т. е. рассматриваемый комбин и р ов анн ы й
пров одн ик. в этих полях не стабилизирован даже по отношению к
пузырьковому режиму кипения. Резкое снижение степени стабилизации
обусловлено наличием изоляции, которая характеризуется заметным тепловым
сопротивлением. Коэффициент теплоотдачи Ли от комбинированного проводника
к жидкому гелию через слой изоляции определяется известным соотношением
К =-гЦ-, (4-116)
1Г+Т-
где h - коэффициент теплоотдачи от охлаждаемой поверхности к жидкому
гелию; 6 и А - соответственно толщина и коэффициент теплопроводности
изоляции. Очевидно, что всегда hu<h и, следовательно, критерий
стабильности а изолированного провода всегда больше, чем
неизолированного. Различие в значениях а существенно только в том.случае,
когда изоляция имеет малую теплопроводность.
2. При наличии органической изоляции проводник переходит в нормальное
состояние при пузырьковом режиме кипения. Следовательно, в этом случае
проводник достигает критической температуры раньше, чем температуры
начала кризиса кипения Тм на поверхности изоляции.
9-865 129
о 1 г з ч т
Рис. 4-43. Зависимость некоторых характерных токов для восьмижильного
проводника с изоляцией от индукции магнитного поля.
в- в>; 2-V 3~Jt-
3. В соответствии со сказанным выше для рассматриваемого проводника при
В<4,2 Т Тр<1Св, причем разность этих токов быстро увеличивается с
уменьшением В: при В=2Т 1СВ-Гр = 98 А.
4. Максимальный ток равновесия /* меньше критического тока лишь в полях
В<2,3 Т, т. е. практически в том же интервале полей, что и для
неизолированного провода. При больших значениях В вытеснение тока /</св в
подложку не представляет опасности с точки зрения возможности пережога
проводника.
мВ/см
Рис. 4-44. Вольт-амперные характеристики четырехжильного комбинированного
проводника.
Следует подчеркнуть, что при исследовании вольт-ам-перных характеристик
восьмижилыюго провода с органической изоляцией были впервые реализованы
неустойчивые участки в области пузырькового кипения.
Интересная особенность обнаружена при исследовании вольт-амперной
характеристики четырехжильного провода без изоляции (наружный диаметр 0,8
мм, отношение сечений сверхпроводника и нормального металла 0,85). В
области пузырькового кипения (рис. 4-44) dUfdl вдоль линии B=const меняет
