Стабилизация сверхпроводящих магнитных систем - Альтов В.А.
Скачать (прямая ссылка):
На рис. 2-9,а приведены вольт-амперные характеристики двух образцов из
одного и того же неидеального сверхпроводника II рода, но с различными
значениями критического тока, т. е. с различным количеством дефектов
структуры. Такое различие может быть связано с условями механической и
термической обработки.
В области малых значений /-/с зависимость V (/) имеет нелинейный
характер; при увеличении /-/с эта зависимость становится линейной.
Начальный участок кривой U(I) в крупном масштабе показан на рис. 2-9,6;
следует отметить, что при / = /с кривая U (I) сопрягается с осью абсцисс,
имея горизонтальную касательную.
Пунктиром на рис. 2-9,а показана гипотетическая вольт-амперная
характеристика для идеального сверхпроводника II рода, когда /с=0.
Хотя линии И (/) для образцов с разными значениями /с выходят из разных
точек оси абсцисс, они эквидистантны (для одной и той же температуры Т).
37
На рис. 2-10 [Л. 2-20] показаны экспериментальные зависимости U(/) в
резистивном состоянии для сплава Nb - 50% Та (рис. 2-10,а) (кривые
относятся к образцам с разным количеством ¦ дефектов) и для сплава РЬ-17%
In (рис. 2-10,6). Приведенные данные относятся к изотермическим условиям.
Между тем, понятно, что в условиях эксперимента при неизменной
температуре гелиевой ванны Тв в принципе невозможно обеспе-
мв
г
и T=3,Of< в=гт Уу -/" ¦ у- / у
/\ // / /
/ /у I
г
а)
/1
Рис. 2-10. Вольт-амперные характеристики в резистивном состоянии.
а - для сплава Nb - 50% Та (образцы с различным количеством дефектов); б
- для сплава РЬ - 17% In.
чить изотермические условия для различных значений силы тока /. В самом
деле, с ростом / и, тем самым, с ростом /-/с растет джоулево
тепловыделение и, следовательно, возрастает температура сверхпроводника,
при которой устанавливается тепловое равновесие. Поэтому для получения
данных, относящихся к изотермическим условиям, необходима обработка
результатов ряда опытов, проведенных при различных температурах гелиевой
ванны.
Свойства образца из неидеального сверхпроводника II рода в
рассматриваемой ситуации при пренебрежении разностью /с-/0 (рис. 2-9,6)
могут быть охарактеризованы величиной сопротивления, определяемого
следующим образом:
^Рез = -7^-Г- (2-36)
Из сказанного выше следует, что Rve3 при данной температуре не зависит от
/ при />/с и не зависит от /с, т. е. одинаково для образцов из одного и
того же материала, имеющих разные значения /с. В интервале токов
38
от / до /о сопротивление образца монотонно возрастает от нуля до Ярез
(рис. 2-9,6). Очевидно, что Ярез изменяется от нуля в сверхпроводящем
состоянии (при /</с) до значения сопротивления сверхпроводника в
нормальном состоянии Ян при Т>ТС(В)
Таким образом, ъ условиях интенсивного теплообмена с гелиевой ванной при
/>/с образец переходит в особое физическое состояние, которое не является
сверхпроводящим (ибо Ярез>0), но не может рассматриваться как нормальное
состояние (ибо Ярез <Ян).
Это состояние неидеальных сверхпроводников II рода называется резистивным
состоянием.
Следовательно, для сверхпроводника, находящегося в резистивном состоянии,
не выполняется закон Ома - не соблюдается пропорциональность понятие о
квазиомическом сопротивлении сверхпроводника
/Г =Л~. (2-37)
рез / '
С учетом (2-36) получаем отсюда следующее соотношение:
<2-38>
Смысл величин Яреа и иллюстрируется графиком
на рис. 2-11.
Экспериментальные данные, характеризующие резистивное состояние, крайне
скудны. Это объясняется исключительной сложностью эксперимента,
обусловленной трудностями интенсивного отвода выделяющегося в
сверхпроводнике джоулева тепла.
На рис. 2-12,а изображена зависимость сопротивления сверхпроводника в
резистивном состоянии от магнитной индукции при /=eonst, 7'=const, />/с.
Понятно, что при Т=const каждому значению В соответствует свое значение
/кр. При 6 = 0 имеем Ярез=0, так как
39
ИЛИ LJ ^>LJC2
Рис. 2-1). Вольт-амперная характеристика сверхпроводника, находящегося в
резистивном состоянии.
flpe3 = tgP; =
между U и /. Введем
в отсутствие поля в сверхпроводнике нет вихревых нитей. При В = В(2(Т, J)
сверхпроводник переходит в нормальное состояние .и Rрез становится равным
RH. На рис. 2-12,6 приведена экспериментальная зависимость Rpea/Rn от В
для образца из сплава Nb - 50% Та при различных температурах [JI. 2-21].
Для изотерм указаны безразмерные значения температуры Т/Тсо, где Дя-
критическая температура сверхпроводника при В - 0. Для сплава Nb - 50% Та
Гсо=6,15 К, Дсй(0)=0,86 Т.
Рис. 2-12. Зависимость сопротивления сверхпроводника, находящегося в
резистивном состоянии, от внешнего магнитного поля.
В (Л. 2-20] установлено, что для записанной в приведенных параметрах
зависимости
&=1 (тЬ тЬ) <2-39"
справедлив закон соответственных состояний, т. е. значения Rpe-jRu для
одних и тех же значений х=Т/Тс0 и В/Вс2(Т) одни и те же для различных
неидеальных сверхпроводников II рода. Эта закономерность установлена для
сверхпроводников с не слишком высоким значением параметра Гинзбурга -
