Стабилизация сверхпроводящих магнитных систем - Альтов В.А.
Скачать (прямая ссылка):
распространения ip должен, конечно, понизиться; однако, как это ясно,
например, из § 5-3 [JI. 5-2], значение ij> всегда превосходит Iт-
Оценим количественно влияние контактного сопротивления на величину ip.
Прежде всего необходимо ввести соответствующий численный критерий,
характеризующий контактное сопротивление. Пусть по всему периметру
сверхпроводника Р расположен тонкий однородный слой материала толщиной 6
с удельным сопротивлением р<- Тогда на единицу длины проводника будет
приходиться поверхностное сопротивление Rt-ptb/P. Использование этого
параметра не всегда удобно, поскольку геометрические характеристики и
удельное сопротивление переходного слоя часто неизвестны. Более удобной
величиной, легко, в частности, определяемой экспериментально, является
так называемая "длина перехода"
где р/А -погонное сопротивление нормального металла.
Смысл названия "длина перехода" объясняется следующим образом: если ток
подводится к нормальному металлу, то он переходит в сверхпроводник не
сразу, а лишь постепенно, так что на длине It ток в нормальном металле
уменьшается в е раз. Для определения величины It в этом случае достаточно
измерить распределение потенциала вдоль проводника с помощью нескольких
вспомогательных контактов.
Длина It еще не может служить количественной характеристикой влияния
сопротивления Rt на устойчивость. Мерой этого влияния
является отношение It к характерной длине la- J/ ^(см. § 5-2),
(5-65)
157
задающей продольный масштаб в данной задаче^
(5-66)
Действительно, если приведенное отношение мало, то, поскольку
существенные изменения всех величин (температуры, критического тока и т.
д.) вдоль провода происходят на длинах порядка V XAJhP, влияние
переходного сопротивления также мало н наоборот. Если переходное
сопротивление связано с какими-либо металлическими покрытиями, припоями и
т. п., величина А оказывается малой и во всяком случае не превосходит
единицы [Л. 5-3]. Для малых значений А удается решить соответствующие
приближенные уравнения, причем, как это и следовало ожидать на основании
изложенных выше соображений, влияние А на величину тока 1% оказывается
весьма слабым. Приведем здесь для справок соответствующую формулу (Л. 5-
3]
где (?) - значение тока распространения, рассчитанное без учета
контактного сопротивления. Экстраполируя эту формулу для значения Д=1,
можно убедиться, что ток распространения уменьшается из-за воздействия
контактного сопротивления не более чем на 5%. Дальнейшее же снижение тока
iP при увеличении А должно быть слабым, поскольку величина iP не может
стать меньше im-
Из сказанного следует, что применение в комбинированных проводниках
различных припоев и защитных сплавов с высоким электрическим
сопротивлением не встречает особых препятствий.
Следует, однако, иметь в виду, что при наличии электрического
сопротивления в проводнике неизбежно должно присутствовать и тепловое
контактное сопротивление, которое способно заметно ухудшить устойчивость
проводника. Для оценки величины этого сопротивления проведем следующее
сопоставление.
'Вновь рассмотрим в качестве примера сверхпроводник, который имеет тонкое
покрытие из материала с низкой электрической проводимостью и
теплопроводностью и находится в общей стабилизирующей матрице сечением А.
Безразмерным критерием, который отражает относительную роль указанных
двух факторов, является в этой модели отношение соответствующих
безразмерных сопротивлений, т. е.
Здесь индекс п относится к нормальному металлу, i - к промежуточному
слою.
Если промежуточное покрытие состоит из чистого металла, то в правой части
равенства отношение констант, характеризующих свойства материалов, близко
к единице. Значение а, которое для температур вблизи 7"c следует относить
к пленочному режиму кипения, обычно несколько превышает единицу, так что
тепловое сопротивление несколько перекрывает электрическое. Это
соотношение может стать обратным для покрытий из плохо проводящих спла-
(5-67)
158
bob, для которых возможны заметные отклонения от закона Видема-на -
Франца. Но даже прн равенстве рассматриваемых параметров влияние
теплового сопротивления, например, на ток распространения является,
конечно, более заметным. Однако, учитывая то обстоятельство, что А для
таких покрытий обычно много меньше единицы, можно предположить, что и
роль теплового сопротивления не будет здесь достаточно значительной.
На практике иногда встречаются проводники с весьма большими длинами
перехода It, чго свидетельствует о высоком переходном сопротивлении. К
таким проводникам относятся сверхпроводники, электролитически покрытые
тонким слоем меди и заключенные в общую стабилизирующую матрицу.
Переходное сопротивление в этих случаях связано с наличием на поверхности
сверхпроводника окисных пленок, недостаточно тщательно удаленных перед
электролитическим плакированием. Весьма большое контактное сопротивление
наблюдается иногда и в проводниках, стабилизированных алюминием, что
