Способ контроля критического тока сверхпроводника и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G01R19/00 

1

Изобретение относится к технической фюике, а нменно к получентш сшоьных магнитных полей при помошя ceepxnpoeoftнкков, в может ть использовано в научных исследованиях и технике для конт роля критических параметров сверхпроводников, и, в частности величины критичео кого тока при заданном значении магнит .ного поля.

Известен способ контроля критичесв ого д тока сверхпроводника, заключакяцийьш в том, что образец сверхпроводника, изготовленный в виде шпильки или буквы И размешают в заданном магнитном поле и увеличивают ток через образец до его is перехода в нормальное состояние; устройство для осуществления этого способа содержит в качестве источника внешнего j«iarmrrHoro поля соленоид с источником тока, а в сачрстве образца - короткий 20 кусок сверхпроводника, согнутый в виде шпильки или буквы У со своим источ НИКОМ тока с 1.

Недостатке известного устройства является существенное отличив критичео ких параметров, полученных на , от критических параметров соленоида, vatготовленного из того же материала.

близким по техническому рошещоо к предлагаемому изобретению является способ контроля критического тока сверхпроводника и устройство для его осуществления, заключающееся в там, что испытуемый образец, способный создавать собственное масштабное поле, размокают во внешнш масштабном поле, увеличивают ток через образец до перехода последнего в нормальное состояние и в этом состоянии фиксируют величину тока, при этом в качестве источника внешнего мао штабного поля используется соленоид с источником тока, а в качестве образ1 а катушка со своим источнике тока, при этом получают зависимости критического тока от магнитного псшя близкие по характеру к критическим параметрам ссл нонда, изготовленного из того же матерт ала 2, Недостатком известного способа является трудность получения значения критического тока при заданной величине Mai%нитного поля, поскольку заранее вето вестно точное значение критического поля образца, а, следовательно, и ..его вклад в суммарное магнитное поле. Этот недо статок особенно заметен при принятой аттестации продукции по критическ(1у току в нескольких 4 иксированных точках маг HtoHoro поля. Поэтому для получеесия тре буемого результата необходимо проводить несколько измерений, что обуславливает длительное время контроля. Цель шобретения - уменьшение времени контроля. Поставленная цель достигается тем, что-в способе контроля критического тока сверхпроводника и устройстве для его осуществления, заключаюшимся в том, что испытуемый образец, способный создавать собственное магнитное поле, размешают во внешнем магнитном поле в увеличивают ток через образец) до его перехода в нормальное состояшхе, одновременно с изменением тока образца изменяют величину внешнего магиитнот поля так, что величина суммарного магнитного поля остается постоянной и равной заданной, причем предварительно устанавливают величину внешнетч) магнитного поля меньшей заданного значения на в&лши докритическог } собственного ма)« нвтвого поля образца. СоотвевРственно, в усгройсше для осуществления способа,-. содеркашем в в ачестве источника внешвего магнитного поля - соленоид с источНИКОМ тока, а в качестве образка - катушку со озоим шзгочником тока, источвикв тока соленоида и катушки снабжены согласованным между собой задатчшамн, обеспечвваюпшлн отношение токов сол&ношш и катушки обратно пропорц ионально отношению их магннтным постоянным пр1и встречном направлении магнитных полей. Кроме того, источник тока соленоиде С1шбкен отрицательной обратной связью по {юпражению, снимаемому с зажимов соленонда:, а также соленоид снабжен I С1ав лроводяшим ключсы. йа фиг. 1 приведен график изменения магнетнык полей во времени, с предварЕК тельной установкой, установкой заданного значения внешнего магнитного поля; на фвг. 2 - вариант способа с предварительной установкой величины внешнего мапHtiTHoro поля меньшей заданного значения на величину докритического собственного Магнитного поля; на фиг. 3 - блок к;хема устройства с согласованными между собой задатчиками источников тока соленоида н катушки; на фиг. 4 - блок-схема устройства, в которой источник тока соленоида снабжен ртршштельной обратной связью по напряжению, снимаемому с зажимов соленоида, а также соленоид снабжен сверхг проводяшим ключом. Линия 1 характеризует график предварительной установки внешнего магнитного поля, линии 2 - 4 - изменения маг нитного поля соответственно: образца, соленоида и суммарного. Соленоид 5 подсоединен к своему источнику 6 тока управляемому задатчиком 7. Обреизе катушка 8 подключен к своему источнику 9 тока управляемому задатчиком 1О. Между задатчикамн установлена согласующая связь 11, например, механическая. С зажимов соленоида к задатчику установлена линия обратной связи 12, а между / заяшмами (выводами) соленоида установи пен сверхпроводящий ключ 13. Способ реализуется следующим образом. После установки внипнего магнитного поля заданного значения В, например по линейному закону б , изменяют ток образца, начиная с момента земениТ и соответственно еги магнитное поле, например, по линейной зависимости 2. Одновременно с этим изменяют величину внешнего магнитного поля по такой зависимости, 3, чтобы суммарное магнитное поле 4 оставалось постоянным ц равным заданному значению В. Этот процесс продолжается до момента V , когда образец переходит в нормальное состояние. Для ускорения процесса испытания предварительно устанавливают внешнее магнитное поле В меньшее заданного значения внешнего магнитного поля на вели чину докритического собственного магнитного поля образца, которое соответствую ет току образца заведомо меньшему его критического значения, ожидаемого в заданом магнитном поле. В этот . У изменяет ток образца, причем его магнитное поле изменяется пропоршгоналк но по линии 2. В момент t/t собстве -. ное магнитное поле образца достигает докритической величины, а суммарное заданной Ва, после чего способ осуществЛ5ются как и в предыдущем случае, т.е. по мере дальнейшего роста тока и собст венного магнитного поля образца по п№нии 2 вплоть до достижения критических

параметров в момектТ , ьнешнее магтгг, кое попе соленоида уменьшается, чтобы суммарное магнитное поле 4 сохраняло постоянную величину, равную заданное.

Устройство работает следующим обра- j зом.

Заданное значение внешнего магнитво го поля устанавливают в соленоиде 5 действием его источника тока, управляемого задатчиком 7 по варианту способу, (фиг., в Ij, или устанавливают суммарное магннт ное попе.равное заданному и состоящее до до критического магнитного поля катушки 8 и предварительной величины внещнего магнитного поля соленоида 5, что

изводят независимым управлением задатчо ков 7 и 10. Посас этого вводят в действие согласующего связь 11 между задатчиками и согласованным действием задатчиков 10 и 7, увеличивают ток ка 20 тушки и одновременно поле катушки и соленоида с Cj. , которые компенсировались, что приводит к срхран&нию ранее установленного заданного значения магнитного поля и условию t)o/Dc- И в C,j,/GO, т.е. условию обратной пропорi оиональности отношения токов катущки и соленоида и их магнитных постоянных. Установки в соленоиде 5 внешнего магнитного поля задаийЬго значения увеличивают ток в катушке. При этом за счет сильной индуктивной св5гзи катушки 8 и соленоидов 5, на зажимах последнего появляется сигнал, который чере 5 цепь отрицательной обратной связи воздействует на задатчик 7 и источник 6, уменьшающий ток и магнитное поле соле ноида, атак, чтобы суммарное магнитное поле сохраняло свое значение. После установки заданного значения тока (магнитногч) поля) в соленоиде 5 он закорачивается сверхпроводящим 13 и переходит в замкнутый режим работы, который характеризуется свойством сохранения потокосцепления. При изменении тсжа катушки 8 его магвитиое поле вызывает возмущение потокосцеплеиия соленоида, которое замкнутый соленоид компенсирует ивмеиением своег тока. Сохранеиие потокосдапления при. сильно индуктивной связи соленоида с катушкой и сохранении их формы и взавмио го расположения приводит к сохранению величины магнитного поля, соответствующей ранее установленной, t.e. заданной. По мере увеличения тока катушки И магнитной энергии, связанной с катушко автоматически сиижается ток в соленоид и величина его магнитной энергии, т,.е.

магнитная энергия как бы перекачивается из соленоида в катущку. После перехода катущки в нормальное состояние его ток уменьшается, а ток соленоида автоматечески возвращается в соленоид, что умевь шает тепловыделение в катушке и пре ихраняет его от повреждения при переходе в .а 1Ь1гое состояние.

При использовании предлагаемого взобретеник обеспечивается контроль крит ческого плса сверхпров)0двика при задвояам зиачеиив магнитного поля, за счет того, что одновременно с изменением тока образца изменяют величину вншпиего

марного поля остается постоянной н равной заданной ускоряется процесс коит роля за счет того, предварительно устанавливают величину внешнего магнит ного поля меньшей заданной

Формула изобретения

1. контроля критического тока сверхпроводника, заключающийся в том, что исгалтуемый образец, способный создавать собственное магнитное поле, размещают во внешнем магнитном поле, увепро -19 магнитного поля так, что величина сумличивают ток через образец до перехода последнего в иормагъное состояние и в этом состоянии фиксируют величину тока, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени контро1Ш, одво временно с изменением тока образца изменяют величину внешнего магнитного поля так, что величина суммарного иа1 нитного поля остается постоянной и равной заданной, причем предварительно устанавливают величину внешнего магиитного поля, меньшей заданного зиачения на в& личину докритического собствеииого мат иитного поля образца. 2.Устройство для контроля критического тока сверхпроводника по п. 1, содержащее, в качестве источника внешнего магнитного поля соленоид с источнике тока, а в качестве образца - катушку со своим источником тока, отличающееся тем, что источники тока сем леноида и катушки снабжены согдаеовавиыми между собой аадатчвками, обеспэтввающими отношение токов соленоида и катушки обратно пропоршюнальиым их магнитным постоянным при встречном ваправлении магнитных полей. 3.Устройство по п. 2, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что источник тока соленоида снабжен отрицательной обрат -

ной связью по напряжению, снимаемому с зажимов соленоида.

4. Устройство по ЯП. 2 и 3, о т п и чаюиееся тем, что, оопенош снабжен сжерхпроводяпшм влючом.

Источшскв информации, принятые во внимание при экспертизе

в

1.Зенкевич в. Б., Сычев В. В. Маг нитные системы на сверхпроводниках, Наука, М., 1972, с. 66.

2,Вопросы атомной науви и техники. Фундаментальная и прикладная сверхпроводимость. Вып. 1 (1), Харьков, ФТИ

АН УССР, 1S73, с. 43.