Стабилизация сверхпроводящих магнитных систем - Альтов В.А.
Скачать (прямая ссылка):
знак, и в определенном небольшом интервале токов одному и тому же
значению / соответствуют два равновесных состояния комбинированного
проводника при пузырьковом кипении. I
130
Эти экспериментальные результаты подтверждают сделанное нами ранее на
основе расчетов заключение об особенности вольт-амперной характеристики в
области пузырькового кипения, обусловленной температурной зависимостью
коэффициента теплоотдачи в этой области. Вид экспериментально найденной
вольг-амперной характеристики хорошо согласуется с видом характеристики,
изображенной на рис. 4-31.
Ранее, в § 4-1, при анализе распределения тока в комбинированных
проводниках было показано, что в условиях деления тока между
сверхпроводником и подложкой по сверхпроводнику течет ток, который
превышает критический ток сверхпроводника при данной равновесной
температуре Т. Учет этой поправки привел к соотношениям, отличающимся от
известных уравнений Стекли дополнительным членом х, фигурирующим в
знаменателях правых частей уравнений (4-37)-(4-39).
Однако, поскольку в реальных комбинированных проводниках действует ряд
фактороз (нелинейность коэффициента теплоотдачи А, наличие теплового и
электрического сопротивлений на границе сверхпроводника и подложки,
нелинейность вольт-амперной характеристики сверхпроводника в резистивном
состоянии при 7'=const и др.), учет которых при теоретическом
рассмотрении представляется затруднительным, оставался открытым вопрос о
степени влияния параметра х на распределение тока в комбинированных
проводниках.
Ниже рассматриваются результаты экспериментального исследования
распределения тока в технических комбинированных проводниках (Л. 4-23].
На рис. 4-45 сплошными линиями показаны вольт-амперные характеристики
семижильного комбинированного проводника, полученные при различных
значениях внешнего магнитного поля в условиях пузырькового режима
кипения. Проводник внешним диа-метром 0,3 мм представляет собой медную
матрицу с семью жилами из сплава Nb-Ti диаметром 0,07-0,10 мм и выполнен
по металлургической технологии. Верхние точки линий В = const на вольт-
амперных характеристиках соответствуют моменту наступления кризиса
кипения. Дальнейшее повышение тока в образце приводило к
неконтролируемому переходу комбинированного проводника в нормальное
состояние (на рис. 4-45 не показано), когда весь ток течет по подложке
(Т^ТС).
Поскольку сопротивление сверхпроводника в нормальном состоянии на
несколько порядков выше сопротивления меди и сопротивление меди при
температурах ниже 10 К мало изменяется с температурой, можно считать, что
сопротивление медной матрицы
, / dU \
Доля тока, протекающего через матрицу, составляет:
in=fI=U/'Rn- (4-118)
Найдем теперь ток, протекающий по сверхпроводнику, находящемуся в
резистивном состоянии:
9*
Л>=(1-/)/=/-/п=I-UIRn.
(4-119)
131
На рис. 4-45 пунктирбм показаны зависимости V(ls), соответствующие
экспериментально полученным вольт-амперным характеристикам
комбинированного проводника.
Тепловой поток, отводимый с единицы поверхности комбинированного
проводника в жидкий гелий, определяется соотношением
д = -рГ = Ь(П1Т"-Т.1 (4-120)
М В/СМ
/
- 1ГГ - ¦
- [- ~
4J 7- ¦
[Г-
_3 7
йТ
Q 0,2 ОМ 0,6 0,8 И
Рис. 4-45. Вольт-амперные характеристики семижильного комбинированного
проводника.
Рис. 4-46. Температурные зависимости тока /* (сплошные линии) и тока /"р
(пунктирные линии).
где P=nd - охлаждаемый периметр проводника, /= 1 см - длина исследуемого
участка, Ти - температура проводника.
Используя ту или иную экспериментальную зависимость h(T), можно каждой
точке вольт-амперной характеристики приписать соответствующую температуру
проводника. Поскольку сверхпроводящие жилы являются тонкими и достаточно
хорошо связаны с медной матрицей, можно принять, что TU=TS.
На рис. 4-46 сплошными линиями показаны зависимости /г=/(ДГ), где Ь.Т=Тг-
Гв, построенные с использованием кривой теплоотдачи q(&T), характерной
для условий охлаждения данного опыта [Л. 4-24]. Соответствующие
температурные зависимости критического, тока /с (В, Т) были получены в
дополнительных опытах и показаны на рис. 4-46 пунктирными линиями.
Температура образца, превышающая температуру гелиевой ванны 7"в,
обеспечивалась методом "пере-
132
мВ/см
и сд I !/ •V / / / / II Л
/ / Ал \ /У /
/ '/А ///?¦ V/ / 4 3
/// Г J ) ) Is
0 /О 20 30 40 50 А
Рис. 4-47. Вольт-амперные характеристики подложки (пунктирные линии) и
сверхпроводника в резистивном состоянии при Т=ТВ (сплошные линии).
вернутого дюара" и регистрировалась с помощью термометров сб*
противления. Из полученных данных легко найти отношение (/*-Ic) И с для
различных значений внешнего магнитного поля.
Напомним, что в модели Стекли ток, текущий по сверхпроводнику,
принимается равным критическому току сверхпроводника при данной
температуре. Таким образом, отношение (/<,-/с)//с показывает, насколько
ток в сверхпроводнике отличается от тока, предсказываемого с помощью
