Способ измерения критических магнитных полей в сверхпроводниках Советский патент 1983 года по МПК H01L39/24 

Изобретение относится к измерительной технике, а точнее к магнитным измерениям.

Известно несколько способов определения критических магнитных полей сверхпроводников. Например, по измерению величины намагниченности 13) сверхпроводника. Эта величина зависит от внешнего магнитного поля, в которое образец помещен 11.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ измерения критических магнитных по.лей в сверхпроводниках, заключающийся в том, что образцу придают колебательное движение в магнитном поле. При этом в измерительной катушке индуцируется ЭДС, пропорциональная нгилагниченности исследуемого образца. Таким образом, измеряя величину наводимой ЭДС, можно получать зависимость намагниченности образца от напряженности магнитного поля и; следовательно, определить критические магнитные поля свехпроводника 23.

Однако этот и другие известные способы обладают рядом недостатков. Основной из них тот, что они пригодны только для исследования массивных образцов, т.е. имеющих значительную массу и не пригодны для микрообъектов, например пленок и фольг.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа.

Поставленная цель достигается тем, что, согласно способу измерения критических магнитных полей в сверхпроводниках, заключа1а/;емуся в том, что образцу придают колебательное

10 движение в магнитном поле, измеряют собственную частоту колебаний образца в зависимости от напряженности магнитного поля и по характерным изменениям частоты определяют зна15чения критических магнитных полей

Нц(.

Пример . Измерения собственной частоты колебаний образцов проводилось на установке, состоящей из

20 гелиевого криостата со сверхпроводящей магнитной системой и электронной схемы.

Блок-схема установки представлена на фиг. 1.

25

Образец в виде фольги или пленки жестко крепился на струне, натянутой между двумя держателями (д-пя пленок образцом служила диэлектрическая подложка совместно с пленкой). Плос30кость образца, находящаяся на расстоянии 0,1-0,2 мм от неподвижного электрода, образовывала с ним емкос С. При подаче переменного напряжени на электрод образец начинает колебаться з.а счет электростатического взаимодействия. С помощью звукового генератора типа ГЗ-33 по максимальной амплитуде колебаний образца нас :раиваютая на резонансную частоту. Одновременно емкость С включается в контур высокочастотного генератора и за счет колебаний образца происхо дит модуляция высокочастотного сигн ла этого генератора. Контроль осуществляется при помощи осциллографа и частотомера. На фиг. 2-4 представлены результаты измерения f(н ). На фиг. 2 приведены зависимости f (в 1 .для пленок толщиной 0,5 мкм I, кривые 1 и 2 для двух образцов с одинаковыми критическими полями). Пленки были получены электроннолучевым испарением в безмасляном вакууме на подложки из поликора. Об разцы в виде пленки с подложкой име ; ли геометрические размеры 3.,5 мм Критические поля образцов при Т .4,2 К, измеренные индуктивным ме 1600 Э. Как тодом Н, 280, Н следует из графиков минимума на кривой f (,Н ) соответствует Н, а перелом на спадающей ветви f (Н) верхнему критическому полю ° лонсение характерных изломов на кривой f(H) совпадает со значениями На фиг. 3 приведены зависимости f,H) для пленск ниобия толщиной 1 мкм, полученных также в безмаслян ном вакууме на подложке из поликора (кривые 1и 2 для двух образцов с одинаковыми критическими полями ). Значения критических полей для проверки измерены индуктивным способом и они оказались 122 Э, Н,(2 2750 Э. Эти поля соответствуют характерным излом.ам на кривой f (н ). На фиг. 4 представлены зависимости f(ti) для двух образцов сплава РЬ - 18 ат.% jn, имегацих размеры 10x3x0,8 мм. Их критические поля Н, 500 Э, , 2870 Э соответствуют характерным изломам на кривой fU). Как следует из представленных результатов, наблюдается хорошая повторяемость результатов с точностью не хуже 0,5%, что сравнимо с точностью измерения магнитного поля и частоты колебаний. Формула изобретения Способ измерения критических магнитных полей в сверхпроводниках, заключающийся в том, что образцу придают колебательное движение в магнитном поле, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа, измеряют собственную частоту колебаний образца в зависимости от напряженности магнитного поля и по характерным изменениям частоты определяются значения критических магнитных полей , и Нк2 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Роуз-Инс. Д., Родерик Е..Введение в физику сверхпроводимости. М., Мир, 1972, с. 32. 2.Фарелл Д.Е. Магнитометр с вибрирующей катушкой для измерений намагниченности сверхпроводников П рода. Приборы для научных исследований. 1968, № 10, с. 49-53 (прототип).

НК{ .

т

/ffffO Нэ

800 то

то

(риг.2

792 790 78в 7№

т

7К 780 778 776

т

772 770

Нн1 500

то

1500

то . 25X f/ftt то н,э (рагЗ

А/

yffff 1000 79ffff

/W г9№ jffffo л;/ фигЛ