Способ анализа сверхпроводящих материалов Советский патент 1993 года по МПК G01N24/00 

Ё

Использование: в области физики сверхпроводников. Сущность изобретения: согласно способу образец помещают в СВЧ- резонатор. фиксируя его в пучности магнитного поля, воздействуют на образец переменным электромагнитным полем на частоте прецессии электронного спина, одновременно образец охлаждают до криогенных температур, измеряют изменение поглощения СВЧ-мощности резонатора с образцом от времени при охлаждении образца и регистрируют кривую поглощения СВЧ-мощности резонатора с образцом. При наличии минимума на регистрируемой кривой устанавливают СП-состояние материала образца 1 ил.

Изобретение относится к области физики сверхпроводников и может быть исполь- зовано для анализа материалов на сверхпроводимость (СП).

Цель изобретения - увеличение экс- прессности анализа за счет повышения информативности способа в отношении свойств сверхпроводников при TSТс. Поставленная цель достигается тем, что образец размещают в пучности магнитного i поля СВЧ-резонатора;, в качестве характеристики резонатора с образцом измеряют поглощение СВЧ-мощности от времени, измерения проводят на резонансной частоте прецессии квазисвободного электронного спина, регистрируют релаксационную кривую поглощения СВЧ-мощности для резонатора с образцом при инерционном охлаждении последнего и при наличии локального минимума на регистрируемой кривой устанавливают СП-состояние материала, а инвервал времени между точками, в которых производная функции поглощения СВЧ-мощности обращается в нуль и лежащими по разные стороны минимума, отождествляют со временем перехода материала в СП-состояние.

Способ осуществляют следующим образом.-;

Образец помещают в ампулу, снабженную ограничителем, устанавливают в охлаждающую среду, помещенную в сосуде. Ампулу с оболочкой помещают в резонатор, так, чтобы ось ампулы совпала с осью магнитного поля. Резонатор с образцом возбуждают электромагнитным полем на частоте прецессии квазисвободного электронного спина («v 9,26 ГГц). С помощью па- норманого прибора (Р2-44) в комплекте с аттенюатором (АВЛ-Д5-5) измеряют мощность Q2 сигнала, проходящего через резонатор с образцом, и предварительно

00

о ел

СА) О

ю

измеряют эту мощность в отсутствии образца-. Изменение температуры образца инерционное, при охлаждении его в сосуде Дьюара. Измерения мощности СВЧ- сигнала проводят в течение всего цикла охлаждение о§раз,ца и регистрируют релаксационную 1сривую тепловых потерь в резонаторе с образцом, фиксируя ее самописцем и по виду кривой устанавливают характеристики СП-состояния в материале.

П р и м е р 1. Исследовали сверхпроводимость образца иттриевой керамики, про- явившей СП-свойства по данным измерений проводимости по постоянному току. Параметры СП-состояния К, К. Обьем порошка керамики 4,2±0,001 мм3 поместили в ампулу из молибденового стекла (диаметр ампулы ,74±0,01 мм) и установили ампулу в сосуде со сжиженным азотом (77 К) в пучность магнитного поля СВЧ-резонатора, центрируя ось ампулы по оси резонатора. Возбудили резонатор на частоте прецессии квазисвободного электронного спина (9,26 ГГц), скорость развертки электромагнитного поля 2 см/с. Измеряли мощность сигнала, прошедшего резонатор с образцом. Результаты измерений приведены на чертеже (кривая 1). Изменение тепловых потерь резонатора с образцом представляет собой кривую, которая обнаруживает локальный минимум, уменьшаясь от начальной амплитуды сигнала Рнач до минимального значения Рмин, а затем возрастает до предельного значения Ркон. Регистрируют нормированную кривую Р/Ро, где РО - амплитуда поглощения сигнала пустого .резонатора. Минимум кривой приходится на температуру в области Тс.

П р и м е р 2. Тот же образец, что в примере 1, прогревали для потери СП- свойств вещества. После этого его поместили в те же условия, что и при исследовании первого образца и снимали релаксационную кривую тепловых потерь резонатора с образцом путем регистрации изменения мощности сигнала, прошедшего через резонатор, как в примере 1. Результат приведен на чертеже (кривая 2), из которой видно, что зависимость приобрела качественно иной характер с исчезновением локального минимума после падения добротности на начальном участке. В данном случае говорить о СП-свойствах вещества не представляется возможным.

П р и м е р 3. Исследовали поглощение

порошка металлической меди того же бьема и в тех же условиях что и в примерах 1 и 2. Как видно из чертежа (кривая 3) амплитуда сигнала поглощаения в процессе охлаждения образца практически не меняется.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается в повышении экспрес- сности анализа за счет отказа от процедуры термостатирования образца и вывода его из

схемы СВЧ-резонатора вследствие релаксационного характера измеряемой характеристики, обнаруживающей возможность материала к переходу в СП-состояние уже при температуре выше критической.

Формул а изобретения Способ анализа сверхпроводящих материалов, включающий воздействие на исследуемый образец, помещенный в

СВЧ-резонаторе в пучности, магнитной составляющей, переменным электромагнитным полем, изменение температуры образца от комнатной до 77 К, измерение характеристики СВЧ-резонатора с образцом, отличающийся тем, что, с целью повышения экспрессное™ анализа сверхпроводящих материалов с температурой перехода в сврехпроводящее (СП) состояние выше 77 К, на исследуемый образец врздействуют переменным электромагнитным полем, частота которого равна частоте прецессии электронного спина, температуру образца изменяют инерционно, регистрируют поглощение СВЧ-мощности цри

охлаждении, а по резонансному характеру регистрируемой кривой судят о СП-состоянии материала.

(),M

.г J 2 3