Стабилизация сверхпроводящих магнитных систем - Альтов В.А.
Скачать (прямая ссылка):
X- 1. (2-27)
и, следовательно, намагниченность сверхпроводника
Ms=-Я. (2-28)
Поскольку, как отмечалось выше, сверхпроводник в нормальном состоянии
практически не обладает намагниченностью, то для такого состояния (для
сверхпроводника I рода при В>ВС и для сверхпроводников II рода при В>Вс2)
Вп=щН (2-29)
и
Мп=0. (2-30)
Как видно из диаграмм,приведенных на рис. 2-7,аиб, положение кривых
намагничивания для идеальных сверхпроводников I и II рода, естественно,
не зависит от того, увеличивается или уменьшается напряженность
29
бн&Шнёгб Ма.гнйТногб поля вдоль этих кривых. Для нё* идеальных
сверхпроводников II рода положение этих кривых существенно зависит от
направления изменения напряженности ,поля. На кривых намагничивания
появляется характерная петля гистерезиса, а при уменьшении магнитного
поля до нуля у сверхпроводников этого типа наблюдается остаточная
намагниченность (рис. 2-7,в). Вид этих кривых зависит от степени
.неупорядоченности кристаллической структуры, т. е. от числа удерживающих
центров и от пороговой энергии их связи с вихревыми нитями.
Критическая плотность тока сильно зависит от состава сверхпроводника (для
сплавов), от степени холодной деформации сплава (чем выше степень
деформации, тем больше число дислокаций и других дефектов внутри
материала), от термообработки и других факторов. В частности, отйшг может
приводить к распаду высокотемпературной фазы, в результате чего в
кристаллической решетке появляются напряжения.
.2-3. ПОЛЗУЧЕСТЬ И СКАЧКИ МАГНИТНОГО ПОТОКА В НЕИДЕАЛЬНЫХ
СВЕРХПРОВОДНИКАХ II РОДА
Одним из важнейших эффектов, наблюдаемых в не-идеальных сверхпроводниках
II рода, являются скачки магнитного потока и вызывающая их ползучесть
потока.
Как отмечено выше, непрерывное .перемещение вихревых нитей в неидеальном
сверхпроводнике II рода происходит при />/с (для В>ВСi при Т<ТС). В
случае, когда при повышении тока в сверхпроводнике плотность тока только
достигает критического значения (/=/с), распределение магнитной индукции
по сечению проводника становится монотонным, но непрерывного перемещения
вихревых нитей еще нет; оно начинается только при превышении критической
плотности тока. Установлено, что перемещения ("срывы") отдельных связок
вихревых нитей от одного удерживающего центра до другого могут
происходить при плотности тока /</с.
Такое перемещение связок имеет флюктуационную природу. Рассмотрим
некоторый удерживающий центр с закрепленной на нем связкой вихревых
нитей. В результате некоторого флюктуационного локального повышения
температуры в районе рассматриваемого удержива-
30
ющего центра Fy уменьшается. Это уменьшение обусловлено тем, что с ростом
температуры уменьшается критерий лоренцовой силы ас, т. е. уменьшается
пороговая энергия связи группы вихревых нитей с удерживающим центром.
Значение Fy может оказаться меньше, чем: лоренцова сила F", действующая
на рассматриваемую связку вихревых нитей, и произойдет срыв этой связки-
она переместится до следующего вихревого центра. Это флюктуационное
.перемещение связок называется ползучестью потока. Очевидно, что в
результате ползучести распределение индукции в образце из неидеального
сверхпроводника II рода со временем становится все более и более
равномерным по сечению. С этих позиций ползучесть потока можно
рассматривать как своего рода "диффузию" магнитного потока внутрь
образца.
В процессе перемещения связки вихревых нитей между удерживающими центрами
действует э. д. с., направленная вдоль тока переноса, и, следовательно,
выделяется определенное количество джоулева тепла. Это тепловыделение
.приводит к повышению температуры в данном районе сверхпроводника. При
некоторых условиях, указанных далее, такое повышение температуры может
оказаться столь значительным, что приведетк существенному уменьшению Fy
соседних удерживающих центров и, следовательно, к срыву связок вихревых
нитей с этих центров. При .перемещении каждой из этих связок в свою
очередь происходит выделение джоулева тепла, разогрев близлежащих районов
сверхпроводника и т. д.
В результате может развиться лавинообразный процесс, приводящий к
существенному перераспределению (частичному выравниванию) магнитной
индукции сверхпроводника. Этот процесс называется скачком потока. По
оценке Андерсона и Кима [Л. 2-18] скачок потока развивается в том случае,
когда локальное повышение температуры составляет "е менее чем 0,01-0,001
от температуры образца.
Суммарное джоулево тепловыделение может оказаться настолько -большим, что
.приведет к существенному повышению температуры определенного участка
сверхпроводника, значительно большему, чем исходное флюк-туацнонное
повышение температуры удерживающего центра. Если при этом температура
превысит критическую температуру при данном магнитном поле ТС(В), то в
сверхпроводнике возникает нормальная зона, кото-
21
рая при определенных условиях (плохой отвод джоулева тепла, выделяющегося
в этой нормальной зоне) может распространиться и вызвать переход всего
