На фиг, 1 изображено устройство, общий вид на фиг.2 - схема калибровки из sepитeльнoй системы; на фиг 3 принципиальная схема устройства д:|дя измерения вольт-амперШлх характеристик сильноточных сверхпроводников.
Устройство для измерения вольтамперных характеристик сильноточных сверхпроводников содержит криостат I в котором размещен источник магнитного поля, сверхпроводящий трансформатор, ко вторичной обмотке 2 которого подсоединен образец 3 испытуемого сверхпроводника,. зафиксированный держателем 4, и индукционные катушки 5, причем источник магнитного поля выполнен Б виде сверхпроводящего соленоида 6,. обмотка 2 трансформатора имеет вытянутую форму, а индукционны катушки 5 размещены на держателе 4 образца 3, Для получения больших токов в образце 3 используется сверхпроводящий трансформатор без сердечнкЗо Обмотки трансформатора имеют вытянутую фopмi, причем на первичную многовитковую сверхпроводящую обмотку поло5ке 1Ы несколько витков вторичной сверхпроводящей обмотки 2, выполненной из проводника прямоугольного сеченияf изготовленного транспонированным из свехпроводящих проводок и пропаянного индиемо Вторичная обмотка зафиксирована бандажам из нихромовсй проволоки, К концам вторичной обмотки прикрепляется с помощью иридия короткий образец 3 сверхпроводника, согнутый в форме шпильки. Каркас трансформатора 7 и держатель 4 образца изготовлены из текстолита и скреплены с помощью планки 8, В держателе образца по размеру образца сделан паз, в который укладывается испытываемый образец с после,цу1Ж(ей фиксацией с точностью 0,1 мм. Для измерения тока вторичного контура используются индукционные катушки 5, расположенные на держателе образца. Каждая катушка выполнена многовитковой и размещена на текстолитовом каркасе, Токовводаг ш первичной обмотки 9 являются медные трубки, охлаждае мые парами испаряющегося . Токовводы уплотняются с помощью фторопластового уплотнения на съемном фланце 10 устройства. Измерительные провода выводятся через герметичный разъем 11, Для устранения остаточных токов вторичной обмотки используется нагреватель 12, намотанный на проводник вторичной обмотки. Внешнее магнитное попе до 8 Т создается сверхпроводящим соленоидом б. Устройство уплотняется на крышке криостата 1 с помощью пластового уплотнения.
Устройство работает следугатдим образом.
При вводе тока в первичную обмотку 13 во вторичной обмотке 2 аводит
ся ЭДС и при налп-1чии образца 3 во вторичном контуре протекает ток. )1)1Я измерения тока вторичного контура используются индукционные катушки 5, Ток, протекающий через образец 3, создает магнитное поле, пропорциональное току. При изменении маг нитного поля на катушках 5 возникает напряжение, пропорциональное db/di , поэтому на работе катушек не сказываются постоянные внешние магнитные поля После интегрирования по времени напряжения с катушек на выходе интегратора получается напряжение U К . Определение значения К производится экспериментально калибровкой измерительной системы. В криостат 1 с жидким гелием помещается короткий образец 3f закрепленный на держателе 4 образца,С помощью сильноточных токовводов 14 (фиг, 2) образец запитывается током непосредственно от стабилизированного источника 15 питания. Ток измеряется падением напряжения на стандартном измерительном шунте 16 сигнал с которого подается на цифровой вольтметр 17 и записывается цифропечатающим устройством 13. Напряжение С индукционных катушек 5, включенных встречно, подается на интегратор 19, с выхода интегратора сигнал подается на цифровой вольтмет 17 и записывается цифропечатающим устройством 18. Значение К определяется соотношением напряжения с выхода интегратора и напряжения на измрительном шунте. Интегратор 19 на основе двух операционных усилителей состоит из двух ступеней. Его первая ступень работает как пропорциональны усилитель с большим входным сопротивлением и коэффициентом усиления. Вторая ступень - интегратор, работающий в инвертирующем режиме. Применение двух индукционных катушек 5, включенных встречно, дозволяет при изменении вольт-амперных характеристик компенсировать влияние поля первичной обмотки, так как поле, создаваемое током первичной обмотки, направл.но в обеих катушках одинаковОу а поле, создаваемое током, протекающим через образец 3, направлено в катушках в противоположные направления. При измерении вольт-амперных характеристик сверхпроводящего образца устройство устанавливается (фиг.З таким образом,, что торец образца находится в центре сверхпроводящего соленоида 6, С помощью стабилизированого источника 15 питания устанавливется необходимая величина магнитного поля, которая контролируется вольтметром 17 по падению напряжения на откалиброванном шунте 16. Ток в первичную обмотку сверхпроводящего трансформатора вводится со скорость 10-20 А/с от стабилизированного источника 15 питания, Наведеньмй во
вторичной обмотке ток измеряется с помощью индукционных катушек 5, включенных встречно, и интегратора 19. Напряжение с выхода интегратора измеряется цифровым вольтметром 17, регистрируется цифропечатающим устройством 18 и подается на ось X двухкоординатного самописца 20. Напряжение с потенциальЕЩх концов, усиленное в 1000 раз пропорциональным усилителем 21, подается на ось двухкоординатного самописца 20, а также регистрируется с помощью цифрового вольтметра 22 и цифропечатагацего устройства 18. Напряжение на образце снимается с потенциальных концов, расположенных на торце образца. Для уменьшения индуктивных наводок принимаются меры, чтобы потенциальные провода были скручены и в месте припайки оразовали как можно меньшую петлю. .С помощью двухкоординатного самописца 20 осуществляется запись вольтамперных характеристик сверхпроводящего образца. При последующих измерениях перед вводом тока включается нагреватель для устранения остаточных токов вторичного контура.
Для контроля проведения первич- ной обмотки 13 трансформатора используется двухкоординатнЕлй самописец 20 на ось X которого подается сигнал с измерительного шунта 16, а на ось У - сигнал с концов первичной обмотки. Это помогает определить границы нормальной работы устройства, самописец также является детектором перехода обмотки в нормальное состояние при достижении критического тока обмотки или уменьшения уровня жидкого гелия ниже допустимого.
Предлагаемое устройство измеряет вольт-амперные характеристики до токов свыше 10000 Л в поле соленоида
до 8 Т, при этом порог чувствительности измерения напряжения составляет 0,5 мкВ. Применение данного устройства при измерении вольт-амперных характеристик сверхпроводящих образцов позволяет обойтись без стабилизированного источника питания на токи 10 А, создание которого представляет определеннные трудности Отсутствие массивных токовводов в криостат позволяет значительно снизить испаряемость жидкого гелия, что ведет к его экономии. Нет необходимости принимать специальные меры для защиты образца от перегорания.
Формула изобретения
Устройство для измерения вольтамперных характеристик сильноточных сверхпроводников, содержащее криостат, в котором размещен источник магнитного поля, сверхпроводящий трансформатор, ко вторичной обмотке которого подсоединен образец испытумого сверхпроводника, зафиксированн держателем, и индукционные катушки, отличающеес.я тем, что, с целью расширения диапазона магнитного поля, в котором производится измерение и уменьшение погрешности измерения, источник магнитного поля выполнен в виде сверхпроводящего соленоида, обмотка трансформатора имеет вытянутую форму, а индукционные катушки размещены на держателе образца.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Приборы для научных исследований, 1969, (J 7, с. 86.
2. Приборы для научных исследований /, 1973, № 3,с. 35.
- ..« -, -. .
Риг f
/f-/f
5-Ь
.1.
vsxZ/
у
