Стабилизация сверхпроводящих магнитных систем - Альтов В.А.
Скачать (прямая ссылка):
практического использования неидеальные сверхпроводники II рода
перечислены в табл. 2-1, там же указаны соответствующие значения1 Тс и
Всг-
Как видно из этой таблицы, значения Вс2 для перечисленных
сверхпроводников достигают весьма больших величин. Следует подчеркнуть,
что значения Вс1 и Вс2 для неидеальных сверхпроводников II рода слабо
зависят от числа дефектов и неоднородностей кристаллической структуры.
1 Индукции поля Вс 1 для неидеальных сверхпроводников II рода, так же как
и для идеальных сверхпроводников II рода, относительно малы; например,
для V3Ga при Т=0 ВгЛ^2 ¦ 10-2 Тл. Значения Вег приведены при критнч?Щ)Й
плотности тоца /е, равной нулю,
$
Таблица 2-i
Сверхпроводник ВС2'Т
Состав Структура с' 7=0 К 7=4,2 К
Nb3Sn Иитерметалличес-кое соединение (структура типа Р-вольфрама) 18,3
-^•30 22,1 '
V3Ga То же 16,8 -^.30
Nb-25"/oZr Сплав 10,2 -х.7
Nb-60%Ti " 9,0-9,5 -^•12
Nb-25%Zr- 10% Ti " 9,8-10,0 - 10-11
Важнейшей особенностью неидеальных сверхпроводников II рода, открывшей
широкие перспективы их .использования в сильноточных сверхпроводящих
устройствах, является их способность выдерживать значительные токи
переноса. Установлено, что в изотермических условиях (при Т<ТС) каждому
значению индукции в области ВС1<В<ВС2 соответствует определенное
максимальное значение плотности тока при превышении которого
сверхпроводник переходит в нормальное состояние. Плотность тока JC(B, Т)
называется критической для данных значений В и Т.
Рис. 2-4. Критическая плотность тока для неидеальных сверхпроводников II
рода.
23
Характер зависимости 1С(В) на Изотермах для нейдё-альных сверхпроводников
II рода иллюстрируются графиками для сплавов Nb-Zr и Nb-Ti,
(Представленными на рис. 2-4.
Из сказанного очевидно, что если для идеальных сверхпроводников II рода
геометрическое место точек фазового перехода из смешанного (для
ВсЛ<В<Вс2)
т ч
3
г 1
о
4 5 6 7 8 ЭК 6)
о 1 г з т
в) г) ¦
Рис 2-5. Геометрические места точек фазового перехода для неидеальных
сверхпроводников II рода.
в нормальное состояние (при В = В(-2) представляет собой кривую в системе
координат В-Т, то для неидеальных сверхпроводников II рода это
геометрическое место точек является поверхностью в системе координат В-Т-
/. На рис. 2-5,а в качестве примера изображена такая поверхность,
построенная по опытным данным для термо-
24
обработанной проволоки из сплава Nb-25% Zr [Jl. 2-13]. Проекции этой
поверхности на координатные плоскости дают соответственно В-Т, J-В и /-Т-
диаграммы (рис. 2-5,6-г). В-Г-диаграмма показывает зависимость второй
критической индукции от температуры для различных значений плотности
тока. Из этой диаграммы видно, в частности, что чем выше плотность тока,
тем ниже при данной температуре критическое магнитное поле.
Способность неидеальных сверхпроводников II рода ¦пропускать значительные
токи "переноса и характер зависимости /с (В, Т) объясняются следующим
образом. Как отмечалось, при отсутствии удерживающих центров (т. е. в
идеальных сверхпроводниках II рода) вихревые нити образуют правильную
двумерную структуру в сверхпроводящей матрице. Между двумя вихревыми
нитями действуют силы отталкивания. В случае регулярной структуры
вихревых нитей результирующая этих сил Гр, действующих "на данную нить со
стороны всех окружающих нитей, разумеется, равна нулю. Для нерегулярной
структуры, т. е. при наличии в сверхпроводнике удерживающих центров, эта
результирующая сила отлична от нуля. Она представляет собой своего рода
давление "извне", с той стороны, откуда в сверхпроводник проникает
внешнее магнитное поле. Очевидно, что эта сила уравновешивается силой Гу,
действующей на данную вихревую нить со стороны удерживающего центра:
Гр=Гу. (2-16)
В базирующейся на этой модели теории равновесного ¦намагничивания
неидеальных сверхпроводников Ирода, разработанной Дж. Силкоксом и Р.
Роллинсом {Л. 2-14], показано, что при определенных допущениях
распределение магнитной индукции по сечению сверхпроводника описывается
"следующим соотношением:
4§- = const, (2-17)
"где х - расстояние от поверхности сверхпроводника. Распределение
индукции по сечению пластины из неидеального сверхпроводника II рода,
находящейся в поле с индукцией В>Вс1, схематически изображено на рис. 2-
6,а (сплошная линия). На рис. 2-6,6 показано распределение "индукции по
сечению образца из идеального
2"5
сверхпроводника II рода. В этом случае благодаря отсутствию удерживающих
центров распределение индукции является равномерным.
При протекании через сверхпроводник тока, когда направление тока не
совпадает с направлением магнитного поля, на вихревые нити действует
лоренцова сила Fл. В этом случае результирующая сила складывается с
лоренцовой и их сумма уравновешивается силой, действующей со стороны
удерживающего центра, т. е. при />0
Fv+Fa=Fy. (2-18)
Предельное состояние, когда еще может быть обеспечено равновесие этих
сил, соответствует "сглаженному"
распределению индукции с некоторым максимальным наклоном в каждой точке
