Магнитные свойства и критическое состояние высокотемпературных сверхпроводящих керамик тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

УРАЛЬСКИЙ ОРДЕРА ТРУДОВОГО" КРАСНОГО ЗН&ЕНИ 'ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. С.М.КИРОВА

На правах рукописи ПОСТРЕХИН Евгений Владиииропич

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА. И КРИТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ КЕРАМИК-

Спепиальнс-мъ 01.04.07 - Сизяка твердого тела

Автореферат

дяссертагэтк на соискание ученой степени кандидата физако-5*атематкчес:сих каук

Екатеринбург 1992

Работа пополнена в Институте теплофизики Уральского Отделения Российской Академии наук •

Научные руководители

Официальные оппоненты

- доктор 6иэйх0-"ате"атичес!;их наук, ведулиЯ научный сотрудник Ер-аков Г.В.;

- кандидат 6язи1:о-"ате"ат>:ческих наук, старик?, научный сотрудник Оолкк Б.М.

- доктор физико-математических наук, профессор Годицкий Б.Н.;

- кандидат физико-»'аге"аг;?ческкх наук, вгдучнй научный сотрудник Зубков В.Г.

Ведущая организация

- Уральский государственный университет и«.А.М.Горького

Защита состоится "

1952 года в

часов на заседании специализированного совета К 053.14.II при Уральском полктехнкческо" институте к«». С.И.Кирова (адрес: 620002, Екатеринбург, К-2, УПИ гл. С. ¡¿.Кирова, ауд. Ф 419, 5-й учебный корпус).

Ваш отзыв в одном экземпляре, скрепленной гербовой печатью, проси" направлять по.адресу: 620002, Екатеринбург, К-2, УШ и«'.С. Ц.Кирова, ученому' секретарю института.

Автореферат разослан

1992

Ученый секретарь специализированного совета К 053.14.11, старший научный сотрудник-, кандидат физико-^атсати-ческих наук

"Кононенко Е.В.

.-..счнда '/

ОБЩАЯ ШЛЯШИЯЙ» Р^БОГН.

Актуальность тецц. Открытие высокотемпературной сверхпроводимости стало крупнейя:1: событием з современной науке и сделало еце более актуальней исследования з отой области. Многие проекты, зкзизаз'лие сомнения по зкоцо^ичсскии соображениям, реализованные на основе внсскотишературньх сзёрхг.розодникоз (ВТСП)^ становятся выгодяк^н. •

3 настоящее зрекя ЗТСП-цгтсриалы получены з виде мелких цо-нокрпсталлоз, пленок я керамических изделий. Перзае два'вида цз,-териалоз уге наагп достаточно вкрокое применение з слаботочной электронике. Для электроэнергетики и алектрсмппкостроения наиболее персяектлзки ВТСП-керемяк;:. Однако на пути использования керамик предстоит преодолеть значительнее трудности., связанные с созданием цгтериалоз с зисокш зкачекиеа плотности критического тока.

Одна ::з оснэзньк особенностей ЗТСП-кераник, резко отличающая их от классических сверхпроводников, - это их гранулированная структура, и как следствие, одновременное .присутствие з материале сильно;! :: слабой сверхпроводимости. Кроме этого,- керамика пространственно неоднородна по составу: в ней имеются иежгранудьзке пустоты н прпсутствупт несверхпроводядле включения. Состав к строение керамики з существенной степени определяя? ее магнитные и электрические свойства. 2ак магнитная проницаемость керамики зависит от концентрации сверхпроводящей фазы и размера сверхпрово-дясих гранул, а критический ток а устойчивость критического состояния определятся характеров и количеством слабых менгрануль-кас связей. Среди облирной литературы по магнитна свойствам ке-ргияк этим вопросам уделено сравнительно мадЬ внимания, хш они тесно связана с загяымп практически!:;! задачами получения БТСП-ма-терпалоз с зксоними техническими характеристиками. '

Пел:-, оаботн: исследозать магнптние свойства з зависимости от концентрации сверхпроводящей фазы гранулированных сверхпроводников (порошсоз ниобия, БХСП-пороиков и керамики); установить связь иегду плотностью критического го № и индукцией магнитного . поля, рассчитать распределение долей 1? токов в обмене ВТСП-кера-илки, рассмотреть устойчивость критического состояния и релаксации магнитного потока ЫСП-керашша з сравнении с низкотеааерз-

турнши сверхпроводниками; на основе проведенных исследований разработать способы a устройства для измерения концентрации сверхпроводящей фазы и бесконтактного определения лютости критического тока.

Научная иоаазнв. В работе впервые:

- найдены зазисиностн намагниченности и магнитной проницаемости гранулированного сверхпроводящего образца 02 концентрации сверхпроводящей yjasfc! при разных режимах намагничивания;

- экспериментально проверены получение расчетные концентрационные зависимости на образцах 1:3 лопоиков ниобия к ВТСП состава

ШСиО ;

- из экспериментов по проникновенна нагкптногс потока з тонкостенные полис цилиндры установлена связь нез:ду плэтностьв критического тока п индукцпеЕ ¡¿сгнптного поля s ЗТСП-кераипке, рассчитано распределение сагнитного поля п тока по сечен::» образца;

- экспериментально изучен крип потока в кольце пз ВТСП-керакпкп; ■ показано, что лого к а подсети кольца с течением зреыеки иог.ет

увеличиваться, уиекьоагься или оставаться непзненнып г зависимости от намагничивающего поля;

- изигрека релаксация цнгнйтеого потока в полоз: цилиндре из сверхпроводника I рода, находящемся з проыенуточкои состоянии;

' показано, что изменение «агатного потока во времени з сверхпроводнике I рода и БТСП-кераынках подчиняется логарифмическому закону, характерному для релаксации потока з сзерхлроводкиках П рода;

- экспериментально изучена кинетика перехода сверхпроводника П рода из резистизного в нормальное состояние; показано, что зтот переход происходит случайный образок с экспоненциальной функцией распределения зреиеш! екзки резистпвного состояния.

Практическая ценность. По, результатам исследований:

- предложены способ 'а устройство для определения концентрат::: свер проводящей фаза (СП-фазы) з ВТСП материалах;

- разработаны дза бесконтактных способа определения плотности критического тока, устройство запкткк сверхпроводящего контура, а такие способ создания профилированных цагнптных полей с по-ыоцью сверхпроводящих колец н трубок.

На защиту выносятся:

- результаты экспериментального п расчетного изучения намагничен-

ноем и ыагнитной .проницаемости гранулированных езерхпроводни-ков и ВТСП-кераиаки от концентрации сверхпроводящего компонента при разных резинах намагничивания;

- результата опытов по проникновению цагниткого потока в полые цилиндры из ЗТСП-кераилки, результата расчета распределения «агнагного потока по сечении образца;

- результаты экспериментального изучения релаксации резистивного и критического состояний в низкотемпературных сверхпроводниках и ВТСП-керашше;

- способы и устройства для изиерения концентрации СП-фазы и плотности критического тока.

Апробация оаботы и публикации. Основные результаты работы докладывались и. обсуздались на I и 111 Всесоюзных конференциях по ВТСП (Харьков^IS83, 1991), IX конференции с ыеждународньш участи-еи "Криогеника 88" (Чехослозакия, 1983), I Всесоюзной совещании "Проблемы диагностика ВТСП" (Черноголовка^ 1989), на Г1 Всесоюзном совещании "Метастабильные фазовые состояния - теплодшические свойства и кинетика релаксации" (Свердловского) ( на П Иендуна-родной конференции "Хиция твердого тела" (Одесс8^,1990), на I и П йендународных конференциях "CbvaJemc^S0, 92" {Ciecjiotio^akitx, 1990, 1992). ЧЧ

Основной содержание диссертации опубликовано в 15 печатных работах, получено два авторских свидетельства.

Структура и объеа работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав';' заключения,1списка используемой литературы. Объем работы •151с.» из Ш1х основного текста-133£х-, рисунков - 56, таблиц - 6 , список литературы содержит 148 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность к практическая значимость теин, сдорцулкрована цель работы, изложено содернакие исследований.

3 пеозой главе дан обзор работ, з которое кратко рассмотрены магнитные сзойствз гранулированных сверхпроводников, з том числе ВТСП-керашкя. Показано,что в используемых работах практически не рассматриваются магнитные свойстза ЗТСП-керамаки в зависимости от концентрации сверхпрозодяэдх включений.

Обсухдавтся различные подели критического состояния, возникающего в ВТСИ-кераиике. Показано, что з настоящее вреыя еще не существует обцепринятой точка зрения на природу критического состояния в ВТСП-хераияке. Из литературных данных" по релаксации магнитного потока в сверхпроводниках I рода следует, что пока отсутствует ясная и непротиворечивая трактовка крипа потока з СП I рода. В конце главы формулируются задачи исследования, вытекающие из анализа литературные данных.

Во второй главе на основе теории эффективной среды найдена и экспериментально проверены 'общие для магнитометрических а индуктивных измерений зависимости магнитных характеристик гранулированного сверхпроводника (равно как и ВТСП-керамики) от концентрации сверхпроводящей фазы (СП-фазы)= ¡V; где - объем, занимаемый сверхпроводящими областям^ У - объеа оо'разца. Показано, что гранулированный сверхпроводник с неоднородными по объему сверхпроводящим свойствами иогет быть представлен" однородной средой с магнитной прокицаеыостьюД,,, зависящей от концентрации сверхпроводящих включений с .проницаемостью/^ и нормальных областей с'прошцаеиойью^/ц."

Отклик образца Я на внеинее магнитное поле ыокет быть представлен через величины, измеряемые з опыте

£ = Н,М,(I)

где й - напряженность шля, создаваемого снарузи намагниченным образцов; У - намагниченность^, д £- изменение-индуктивности и ЗДС индукцнк_катуика при внесении в нее образца. Перечисленные выае опытные величины "зависят от магнитной проницаемости^,,, (для образцов конечных размеров от магнитной зосприиычнвости„4; проницаемости тела образца).

Величина отклика образца зависит, от ренина намагничивания. Охлаждение образца в нулевом поле с последующа вклвчениеи внеынз' го поля характеризует рзгиы экранирования (5ЯГ). При калонении поля на образец в нормальной состоянии с последующим охлаждением в поле реализуется .эффект Мейсснера (РС); при сбросе внеинего поля после намагничивания 2 РГ и РС имеем рении

В работе приведена обцая зависимость отклика образца од' объемного содержания сверхпроводящих вкличе к; И для среды с изолированными гранулами (концентрационная зависимость)

б

одставить

п/о>___. < -А*

де - коэффициент разиагничивания; Гч - отклик и восприми- ^ ивость образца-эталона при некоторой известной концентрации^ Отмечается, что появление контактов иеаду гранулами приводит образованию кластеров, которые захватывают или выталкивают ааг-итный поток. ¿1 в оо'вдм случае воспользоваться зависимостью (I) е удается. В реяныег РГвыразение (I) остается справедливым и в Сласти контактного экранирование, только ваесто ^ необходило

(3)

да = Ус£ + - объем диамагнитного экранирования, \/с£ - обь-ц, экранируемый кластером; ^ рбаиие РС при нали-

ил контактов между гранулами найдена намагниченность образца М в ависиыости от концентрации &

'14* НЖ* Щ- > ю

да а0 - намагниченность образца с изолированный;! гранулами.

Г 4

Кф - < РС • (5)

( фсе/Фр , '

%есъфс£, фр - потоки, захватываемые соответственно в кластере и рануле при снятии внешнего поля, Ф- потов, пронизываваий грану-;у в нормальном состоянии.

Выражения (3), (4) учитывают лнаь образование кластероз од-:ого простейшего вида. Йаенно кластероз, близких по свойствам к ■сродненным свойствам гранул.

Для экспериментального изучения магнитных свойств образца э ависимости от концентрации СП-^азы был собран ыагнитомзтр на дат-:иках Холла, включенных по компенсационной схеме. Магнитная про-;ицаемость измерялась с помо^я иостз взаимной индуктивности, 'раиулированные образцы-эталоны с известной концентрацией сверх-[роводняка были приготовлены из порошка ниобия с размером зерен ■О-ЮО я 1-10 икм. Здесь использовалась такае ЗТСП-керамика двух ипоз: А - рыхлая с плотностью3 г/си5 и В - плотная с^Э = ; 5,5 г/см5. Измерения проводились при температуре 4,2 К и 77 К.

?

На рис. I представлены полученные экспериментально зависимости отклика образца (сигнала с катуаки взаимной индуктивности и намагниченность Ы, нормированные на величины !!/" отклика образца 100% концентрации СП-^азы) от концентрации сверхпроводя-едх включении. Здесь не приведена опытные концентрационные зависимости абсолютных значений намагниченности I! в резинах гЯГ, РС и для образцов с л/= Т/2 и расчет с учетом контактного экранирования.

В режиме РС область контактного экранирования (^>0,65) уже нельзя описать концентрационной зависимость!) (I). При малмх концентрациях ф зависимости И[р практически линеинц (при // = 1/2), а в области контактного экранирования набладается сильная нелинейность. В рещшеРС и Яетпри/ = 0,82 имеется соответственно минимум и максимум намагниченности. Расчетные зависимости с привлечением функции распределения замкнутых кластеров У^г) качественно верно описывает особенности на концентрационных зависимостях в данных режимах. Проведена тестирование по полученным концентрационным зависимостям иттриевых керамик с различным содерха-нцем СП-фазы при 77 К. Результаты измерений тремя методами (по намагниченности 2ГГ, РС и по индуктивности) совпадают с погрешностью до 5% для каадой керамики (см. рис. Тр.).

В'третьей г~лве экспериментально изучено критическое состояние, возникающее в стенке полого цилиндра из ВТСЕ-керамикп при проникновении магнитного потока. Использовались образцы из висмутовой и иттриевой \УЬ<яСцС) керамик.', различной геометрии: трубки длиной ~70 мм с внутренним диаметром 5 мм, толцн-ной стенка = 1-8 мм; кольца высотой ш (всего 13 образцов). Температура перехода даш иттриевой керамики Тс = 90 К ( Т0 = 1-5К), для висмутовой - Тс в 105 К ( Тс ль 5-15 К). Основные измерен:« проведены при 77 К. . '

Образец помещался в продольное магнитное поле, которое измерялось внутри и снаружи полого цилиндра (кольца) датчиками Холла. Сняты зависимости поля проникновения Н{ от внешнего поля Не (Дании критического состояния) для экранов с различной толщиной стенки (рис. 2).

Линии критического состояния (рис. 3), полученные для длинного тонкостенного, экрана, позволяют найти зависимость плотности критического тока

I

?;:с. I. Опытные и расчетные концентрационные зависимости:

а) относительное изменение отклика образца,, //= 0; А »4. - соответственно, = 1/2. Калио'ровоч-

кые постоянные,^ = 1,8.10"* Гн, = 160 усл.ед. Стрелка:.';: указана концентрация и отклик с образцов А и 3: - тестирование по индуктивности керамики и поровка; 2РС- по намагниченности. Г - расчет по (2) сл/=0, 2 - по

(2) с/= 1/2,^=0; . '

б) абсолютные значения наиагниченнос?и/л/=1/2. 1-3 - расчет по (4), (5); на вставке - график функции ^ (/)

(б)

oí индукция ыагкитного поля

• ■ с?)

Как видно, на зависимостях^г(В) кое но в ¡¿делить три участка: область иалцх полей, огрзниченнув полек В*", в котором начинай? раз ручаться кехгранульные контакты, область умеренных поле];, в кото рои происходит постеленное полное разрушение контактов, и облает оэльиих полей, правксаз^их поле Б*"*полнэго разрушения контактов Приведенная завясаиость с погрешностью эксперимента описывается соотноаенияии:

-

С^е/о»)

* ^ ' _ С8)

Константы кыевт следуете значения: Bp-f = 5,65 Гс; SC2 = 1.8S Гс Без = 4,84 Тс; feo - 41,61 A/u;2;fe, - 85,63 h/ca¿;fez = = 1,06 A/cíí2; Ъ*'- 3 Гс; В^ .П Гс. ВеличиныУс \\fec2. вкчкез* втея из условий непрерывности функцииз точках В^и В*^

По найденной зависимости-плотности критического тока от индукции квгнасшго позе рассчитанораспределение •капряненности на: ннского шля по сечению образца при заданной напряженности поля Н'внутри экрана: -

где знак (*) берется при проникновении поля в экран, а (-) при заиорекиваВши Здесь h¿- расстояние от осп епп^етрпи до вкутре; ней стенки цилиндра; 'Аа ~ Hez с Нсъ~

- ^« Значения радиусов C^v. определяется характерный

полкан ¥ = ВÜ H>f= В. :

* 1.4о

t иг

?ис. 2. Зависимость поля проникновения о т внесшего поля для образцов nsj(bqLuOc различной толщиной стенка. Сплошные линии - экспериментальные значения К/(Не),© - расчет по (З)-(П). Ц^ поле лР°5оя 'л заыорггнвания соответ-

ственно для образца с I ыы

<s.

/СП.

2А

¡5

\

О

о о о

о <

о

I

гЛ

,2я '

^ Г

^^О 'Опп о. о о

Рис. 3. Зависимость плотности критического тока от индукции поля 'в образце с толщиной стенки I ми. © - экспериментальные значения, определяемые'аз с.оотноаений (6), (7). Сплошная линия -.расчет по (3)

Как зидно из формул (10), (II), значения Н ^зависят от величины напряженности доля Б/ из внутренней сменке экрана. При вычислениях необходимо также учитывать различие магнитной проницаемости тонкого и толстого экранов. Магнитная проницаемость,//*,является величиной, усредняемой по толдпне стенки, поэтому всегда суцествует некоторый пристеночний слой, а котором значение//,,,будет существенно отличаться от значения в толпе материала. Величина зтого пристеночного слоя определяется средним размером гранул а составляет по грубой оценке мц. Эта величина сопоставима

с толокно;! тонкого экрана (I мм), поэтому в расчетах для гонкого экране принято^ с: I, а для толе тих -у1(„, = 0,5. Результаты расчг тов, представленные на рис. 4 для различии значений II/, позволяет найти зависимость Нг*(Не) для толстого экрана, которая показана на рис. 2 точками. Сплоавшш линиями на этом рисунке приведены результаты эксперимента. Кап видно, имеет место хорошее согласие расчета и опыта.

Показано, что намагкичизанне £ТСП-керампческнх кольцезих элементов в полях, больаих, чей первое критическое для езерхяро-зодяцих гранул, приводит к зашраяпвашш магнитного поля в полости Н-^., которое складивается из двух противоположно направленных составляюцих: йк - поля от кольцезюс цехгранульнцх токов и й„ -от токов в гранулах (см. зстазкурпс. 5). При Зтом замороженное поле Н^иогег киеть ооргтаое направление по сравнению с нгмагкл-чкзаааиг полем Не.

Рис. 5 демонстрирует, как изменяется заморагивакуая способность (поле Н¿р кольцевого элемента в зависимости от намагничкв; юцего пола, т.е. ох параметра Не},, характеризующего процесс узе-учения поля Не до определенной величины с последую«:*: уменьшением этого поля до нуля. •

В четвертой главе рассмотрена запросы усюйчяззсзи реэистиг-кого и критического сосзоякий в цилиндрических экранах из ВТСЛ-кераудкя и визвотеиперазуркве сверхпроводников. с

■ 3 начальной ¿¡омеяз: времена зависимость замороЕенного поля Н^от циклического параметра Це {I для ЗТСБ-керауика имеет вид, показанный на рис, -5 етрйхозой линией, При а&уатчиваеав кольца в долях с-я^ршвтром йеН> ооогветртвуввдм точкам до-

'V. Распределение напряженности магнитного подн в стенке цилиндра при различных значениях поля з полоста й^*

5. Зависимость поля, захватываемого в кольце из ВТСП-керами-ки, от циклического навагначиваюкего поля. Сплошная линия 'Л^'йеЦ) э начальный момент времени пунктир - Н^Не//) через время На вставке - составляют« Нк и йг за-

мороженного поля з полости кольцевого элемента •

ле H¿^b г. а и т. о со временен уменьшается, в г. d - растет, з т. С~~ остается неизменным.

В работе измерена релаксация замороженного поля Н/^з кольцевом элементе из ВТСП-керамики. Показано, что скорость релаксации зависит от величины намагничивающего поля Не fí, изменение замороженного шля во времени подчиняется логарифмическому закону и связано с релаксацией противополоано направленных составлявших Нг и Н8

(12)

где Нко, Нго - составляющие поля в полости в момент i =iD , Vr, Ук - энергии активации крипа потока в гранулах к мехгранульньк контактах. Условие стабильности замороженного поля Д = 0 выполняется лишь при определенном намагничивающем поле. Оценка энергии активации крипа потока даег7/к — 0,5 эВ (висмутовая керамика) и. *** I зВ (изтраевая керамика) (77 К, 5 э).

В этой ив главе на полом цилиндре из свинца изучена кинетика проникновения потока в полость цилиндра при его переходе в промежуточное состояние (I = 4,2 К). На рис. приведена зависимости Н;(Не) при скачкообразном изменении внешнего поля, а на рис. -соответствующие временные зависимости поля й£. В указанном интервале увеличения внесшего поля наблюдается долговременная релаксация потока, т.е. полз Н (при скачке ríe от точки I к точке *2 или от 3 к 4 плавно меняется,, "затекая" в полость. Зависимости ñ¿(é), обработанные иетодом ваааеныдях квадратов (без начальных'участкоз продолиительностью ~10 сек) совпадают с логарифмической временной зависимостью, описывающей крип потока в сверхпроводниках П рода. Оценка-заерппгактивациа'ддя трубок потока (скорее всего об разувшихся в проаезуточном состоянии) дает ~ 0,01 зВ.

Скорость релаксации mosho регулировать, накладывая слабое переменное поле -на внесшее постоянное. Эффект увеличения скорости релаксации замороженного поля при воздействии слабого перепейном поля наблюдается и на ВТСП-кераыпке.

В работе представлены экспериментальные зависимости поля проникновения-от внесшего шля при наложении переменного поля частотой ^=.50-10000 Гц с амплитудой {tpísl-^ з. йазше значения приводят к снигению замораживающей и экранирующей способности полых цилиндрических образцов из ВТСП-керамика.

#г э

540

зао ш,эа ^

£. с

6. а) зависимость поля в полости от внесшего поля при скачкообразном изменении Не)

б) временные зависимости поля в полости (свинцовый экран, Т = 4,1 К)

Г,

с

30

ю

Юй

¡го 1,ггА

7. Зависимость среднего времени яизнл резпстивного состояния от тока в образце 4,2 К). На встазке - гистограмма

одного из опытов:/¿^ = 113,7 нк, В = 4 Тл, д/= 29, = = 3 сек, 3 сек. Сплошная линия - расчет по экспоненциальному закону

В заключении главы рассмотрена устойчивость резистивного со стояния, возникаацего в нестноа сверхпроводнике П рода. Для изучения кинетики перехода жестких сверхпроводников из резистивногс в нормальное состояние собрана автоматизированная экспераментал! ная установка. ,

Измерялось время жизни резистивного состояния образцов из сплаваЛ^а . Образец, находящийся в сверхпроводящем состоянии (при 4,2 К),помещался в постоянное магнитное поле, от внешнего источника по образцу пропускали постоянный ток заданной величии Некоторое время '¿'(время яизни) образец находился в резистивнои состоянии (напряжение на образце мВ). Затеи скачком переход1 в нормальное состояние, которое фиксировалось по появлению большого напряжения на потенциальных контактах образца (~300 мВ). При кавдом значении тока измеряли 20-30 значений времени Т^ по I торам определяли среднее время низки резистивного, состояния Т. I вставке рас. 7 изображена гистограмма одной серии опытов вместе теоретическим экспоненциальным распределением, свидетельствуют!!! о случайном характере перехода образца из резистивного в нормал) ное состояние. С ростом тока (рис. 7) вероятность перехода обра; ца в нормальное состояние (¿/¡г) увеличивается. .

В пятой главе приведены результаты по практическому использовании выполненных исследований. Предложен способ определения, объемной концентрации сверхпроводяадх включений в ВТСП-материа-дах. Способ основан на использовании концентрационной зависимое-ти . Даны соотношения для калибровочных постоянных. Спо-

соб реализован в виде устройства, основными элементами которого являются низкотемпературная вставка и блок функционального прео< разозателя, позволявший соотнести измеренный сигнал с концентрацией СП-фазы в образце. Приводится описание прибора (КСПФ-1) дл: измерения.объемной концентрации СП-фазы. Прибор проаел государственную метрологическую аттестацию и;попользуется з Институте химии твердого тела, Институте металлургии Уральского отделения РАН и других организациях.

На основе исследования индуцированного критического состоя ния разработаны два способа определения плотности критического тока: первый - индуктивный, второй - по проникновению ыагшшюг потока в полый цилиндр. Получены' выражения для плотности критического тока, учитывавшие неравномерное распределение тока по

гчегаю образна к существование намагннчекшгх сверхпроводящие гас ул. Для сравнения ярозедени таксе ;-.знерекиа плотности крити-зского тока обьлнии ^ - контактным методой. Разброс значений шерекпьк этими тремя способами,не пре^шгег 10%. Разработан штннй' экземпляр устройства для экспрессного бесконтактного изменил плотности критического тока. Эффект злкяккя слабого пере-:нного магнитного поля на устойчивость критического состояния ¡пользован в предложенном способе запятки езерхарозодяцего ков-гра и в способе создания профилированных магнитких полей при за-¡рагиваним потока з полых цилиндрах из сверхпроводников. Пслуче-I прочая поля на таких системах в виде плато, седла и простран-■зеияоЛ синусоиды. - . .

■ ОСНОЗНЫЗ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫЗОЛЫ"

1. Разработан :: изготовлен комплекс экспериментальных уставок для измерения намагниченности к магнитной проницаемости ерхярозодникоз, для исследования устойчивости критического со-ояния 2 релаксации магнитного потока з сверхпроводящих кольцах трубках, для изучения кинетики перехода сверхпроводников из ре-стизного з аортальное состояние.

2. Ка основе теории эффективной среды найдены универсальные откосен::?. (2)-(5), определяющие-зависимость иагнитннх свойсгз

концентрата сверхпрозодящей фазы 3 гранулированном езерхпро--днике.

3. Проведены измерения магнитной проницаемости и намагничен-сти'в региме экранирования, по эффекту Ыейсснера и остаточной магниченноетн на образцах из'ВИСП-керзшипы! из пороиков ниобия объемной концентрацией сверхпроводящей фазы от 5 до 100?.

Показано, что при'отсутствии контактов менду Гранулами ытные концентрационные зависимости совпадают с расчетными с по-знностьы При концентрациях ;/> 65%, когда возникают ыеа-

анульние контакты, расчет, учитывающий образование, езерхпрово-дих кластеров, качественно верно (погрешность ^50?) описывает эбенности концентрационных зависимостей в это.1 области.

5. Экспериментально изучено проникновение магнитного поля з ккостенные цилиндрические экраны из ВТСП-керамикп. Установлена зпенная зависимость плотности критического тока от индукции маг-

штного ноля, показатель степени в которой изменяется от -0,5 дс -2 и определяется велачиной индукции.

6. Произведен расчет распределения полз по радиусу толстостенного экрана. Результаты расчета находятся в хорошей согласии

с опытными данными.

7. Экспериментально изучена релаксация магнитного потока, захваченного в кольце из ВТСП-керамикн и в полой цилиндре из свинца. Показано, что в обоих случаях релаксация идет но логари? ыическоиу закону, характерному для сверхпроводников П рода. Найден критерий для величины внешнего магнитного поля, при намагничивании в которой захватываемое поле в кольце- из З'ХСП-керамикл остается стабильным..

8. Экспериментально изучена кинетика перехода сверхпрозодш ка П рода из резпстивного в нормальное состоите. Показан случз; ный характер этого перехода. Остановлено, что функция распределЕ кия вренени ¡гизкп резистывного состояния язлязтся показательной.

9. По результатам исследований предложен способ и устройств для измерения концентрации сверхпроводящей фазы б ВТСП-матерпап: разработаны два бесконтактных метода измерения плотности критического тока в проводах и изделиях из ВТСП-керамики; предложены способ создания магнитного поля .со слогаой геометрией с поиоыьэ сверхпроводящих кольцевых элементов i: способ запиты;: сверхпроводящей обметки.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

I. Пострехин S.S., Смоляк Ъ.Х., Ермаков Г.В. Поведение цилиндрически: экранов из иттрнезой керамики в слабом магнитном п ле // I Всес.кокф. по ВТСП: Тез.докл. Харьков, ISSS. Ч.З. С. 188-189.

- 2. Бострехин Е.В.., Смоляк S.U., Ермаков Г.В. Устойчивость критического состояния з -цилиндрических сзерхпрозодяцих экранам: IX конф. о международным участием "Крпоге кика 83": Докл. Устье Лабе, Чехословакия, ISSS. 4.2. С.2-*. >

3. Кинетика перехода гестних сверхярозодникоз из резистизн го в'нормальное состояние / Сиоляк БЛ1., Ермаков Г.В., Уорозоз

Пострехак Е.В. // Термодинамика ыетастабилькнк систем. Свердловск: УрО АН СССР, 1989. С.88-92.

4. Пэстрехак 2.В., Смоляк В.К., Ермаков Г.В. Бесконтактное .¡горение критического тока з БТСП-керанике // I Всес.совещание

I проблемам диагностики ЗЮП-иатериалов: Тез.докл. Черноголовка, '8S. С. 125. ' .

5. Пос'трехи.ч ¿.3., Смоляк 5.U., Ермаков Р.В. Релаксация маг-;т;-;ого потока з сверхпроводящей свинцовом экране // П Всес.сове-шие "Нетастабалъные разовые состояния - теплофизические свой-;ва и кннетикз релаксации": Тез.докл. Свердловск, 1989. 4.2. .141-142.

6. Пострехл:: 2.В., Смоляк 5.15., Ермаков Г.Б. Создание маг-г.'ного деля с помоцьэ кольцевых .сверхпроводников // I иендун.

по низкотемпературной технике: Дога. Кошце,- Чехословакия, Юй. С.153-154. '. '

7. Крип потока з кольцевых элементах из. ВТСП-керзмлки / По-грехнн 2.В., Смоляк Б.ы.. Оотиев З.А., Ермаков Г.З. // Таи ке. .176-177.

8. Электрические я магнитные свойства ЗТСП-керамнка системы iPbit-C^LnOf Пострехин 2.3.,' Смоляк B.ÜS., Оотаез В.А., Ермаков Г.В.,

Цукан З.С. // 5пзпко-хкымческйа основы синтеза и свойства ГСП (раздел сзз:;ст2а). Свердловск: УрО АН СССР, 1950. С.23-58.

Э. Намагничивание колец"из ЗТСП-керамаки / Поотрехин Е.З., модак 3.J., Ермаков Г.З., Роздестзенский O.k. // Там же. .73-85. -

10. Пострехаи 2.3., Смоляк 5.LI., • Ериаяоз Г.В. Критические ока з экранах из иттрнезэп керамика // Тепловые процессы и мета-табидьные состояния. Свердловск: УрО АН СССР, 1990. С.83-87.

• II. Определение объемной концентрации сверхпроводящей фазы/ молях Б..-., Пострехан Е.З., 2рмакоз Г/В., Цукин B.C. // СЖТ. 950. 'Г.З. 4. С.749-756. ' "•-

12. Пострехлн S.S., 'Смоляк Б.Ii., Ерыакоз Г.В. Критическое остояние з полы:': цилиндрах из ЗТСЛ-нераиики при экранировании и ахзате магнитного потока // ОН?. 1991. Г.17. !г II-12. C.I450-I453.

13. A.c. I55I20S СССР, uI-H Н02Х 55/06. Способ'запитки сверх-.розодяцеи обмотки и устронсгзо для его осуществления / Смоляк E.V.,

Пострехиа Б.В., Ермаков Г.В. ¡2 4333026/24-07; Заявл. 15.11.87. Еюлл. изобретений. 1992. №,17. С.2В6.

14. A.c. I5655I8 СССР, 1Ш (у-01^31/00. Способ испытания то-[онесущеи-способности провода аз высокотемпературного сверхпро-

водника / Смоляк Б.М., Пострехин Е.В., Ермаков Г.В..Й 4686553/21; Заязл. 26.04.89. Бюдя. иэойрет.ений, 1991. № 27. С.227

15. ¡Jeh-coniact mPlhods с/ cHtt'c&é! rub-MJi? mPaut-tt

in /УПГ rphixmic ¡Smciuaxb. H, PcsJrpkh<7» ¿Xt tf /4. // Zte SeconcPin {pt-mi é,'oia£ conj. " Cbucfpnics 92Rep. dfnO,CiPeÁ0Sfrv¡¡ki'n 1992. P.I63-I66.

Подпягано_в_печагь 27.10.92 Формат 60x84 I/I6

Бумага P2C4as¡ • . Плеская печать • Усл.п.л. I.I6 Уч. —изд.л. 1,11 Tupa:« ICO Заказ 671 Бесплатно

' Рздаказсннс-издательгккй отдел УПИ зш.С.М.Карова 62С002, Екатеринбург, УПИ, 8-ÍÍ учебный .корпус Ротапринт УПИ. 62СС02, Екатеринбург, УПИ, 6-й учебный корпус-