Физика композитных сверхпроводников - Гуревич А.Вл.
Скачать (прямая ссылка):
... 231
П1. Связь между величиной потерь и магнитным моментом проводника . 231
П2. Импеданс сверхпроводника с доменом...................................
232
Список литературы
.......................................................... 235
ПРЕДИСЛОВИЕ
Физика композитных сверхпроводников - относительно молодая, интенсивно
развивающаяся область науки. Над созданием, изучением и применением
сверхпроводящих композитов, состоящих из жестких сверхпроводников и
нормальных металлов, работает большое число ученых и инженеров самого
широкого профиля. Неизменно высокий интерес к композитным
сверхпроводникам обусловлен весьма необычными физическими свойствами
таких проводников и заманчивыми перспективами их использования.
Достаточно упомянуть, что современные композиты остаются сверхпроводящими
в магнитном поле с индукцией вплоть до нескольких десятков тесла, а
плотность сверхпроводящего тока в них достигает величины 109 -1010 А/м2.
Кроме того, уже проектируются, создаются и эксплуатируются крупные
сверхпроводящие магнитные системы для таких устройств, как термоядерные и
МГД-установки, накопители энергии, электрические генераторы, ускорители и
детекторы элементарных частиц, ЯМР-то-мографы и т.д. Использовать же
сверхпроводимость для получения сильных магнитных полей можно лишь с
помощью композитных сверхпроводников.
Изучению физики сверхпроводящих композитов посвящено большое число
оригинальных работ и ряд обзоров, опубликованных в многочисленных
специализированных и неспециализированных журналах, препринтах и
сборниках трудов регулярно собирающихся международных и всесоюзных
конференций. Отдельные вопросы детально изложены в нескольких
монографиях, некоторые - попутно в монографиях по прикладной
сверхпроводимости. Такая ситуация создает значительные трудности в
случае, когда необходимо познакомиться с современным состоянием физики
композитных сверхпроводников в целом.
Настоящая книга является первой попыткой систематически изложить весь
круг вопросов, относящихся к макроскопической физике сверхпроводящих
композитов. В ней детально рассмотрены различные электромагнитные,
тепловые и механические процессы, определяющие устойчивость
сверхпроводящего состояния, потери энергии в сверхпроводниках, разрушение
сверхпроводимости в присутствии транспортного тока. Рассчи-
5
тайная на широкий круг читателей книга содержит подробное обсуждение
вязкого течения магнитного потока, критического и резистивного состояний
в жестких сверхпроводниках, структуры и физических характеристик
композитных сверхпроводников. При изложении материала сначала приводится
общий подход к рассматриваемому явлению, а затем - его применение к
решению нескольких конкретных, наиболее типичных задач. Значительное
внимание в каждом случае уделяется физической интерпретации полученных
результатов. Для этого строгому математическому подходу, как правило,
предпослана качественная теория исследуемого процесса. Много места
отведено сопоставлению результатов теории и эксперимента, а также
численным оценкам физических величин и параметров, определяющих
рассматриваемые явления.
При составлении библиографии, в основном, цитировались обзорные статьи и
книги. Приведены также ссылки на наиболее существенные из оригинальных
работ и на те из них. которые касаются вопросов, не нашедших своего
отражения в обзорах и монографиях.
Авторы будут благодарны за критические замечания, высказанные в адрюс
книги.
Сентябрь 1985
ВВЕДЕНИЕ
Заманчивая идея использовать сверхпроводники для получения сильных
магнитных полей возникла сразу же после открытия сверхпроводимости. Тем
не менее реализовать ее долго не удавалось. Оказалось, что критические
магнитные поля для чистых металлов, сверхпроводимость которых
исследовалась поначалу, не превышают 0,2 Тл.
Ситуация резко изменилась к лучшему в конце 50-х - начале 60-х годов,
после открытия так называемых жестких сверхпроводников, в частности
сплавов Nb-Ti и Nb-Zr различного состава, соединения Nb3Sn и других.
Изготовленные из них небольшие соленоиды позволили получить магнитные
поля с индукцией вплоть до 10 Тл. Одновременно удалось достичь и весьма
высокой плотности критического тока. Величина ее была доведена до IО9 -
1010 А/м2 путем специальной термомеханической обработки, при которой в
жестком сверхпроводнике создается большое число дефектов кристаллической
структуры.
Эти результаты вселяли определенный оптимизм, и некоторое время казалось,
что основные препятствия на пути практического использования
сверхпроводимости преодолены. Однако, изучая жесткие сверхпроводники с
высокими плотностями критического тока, исследователи довольно быстро
столкнулись с термомагнитной неустойчивостью. Она проявляется в виде
скачкообразного изменения магнитного потока в сверхпроводнике с
характерным временем 1(Гб--1(Г4 с. Такой процесс, естественно,
сопровождается интенсивным тепловыделением и, как правило, приводит к
переходу в нормальное состояние. Оказалось, что термомагнитная
