Спосіб виявлення об’ємної частки надпровідної фази в матеріалі

Изобретение относится к фазовому анализу и может быть использовано для определения объемной доли сверхпроводящей фазы в изделиях из сверхпроводящих материалов. Наиболее близким к изобретению является способ определения объемной доли сверхпроводящей фазы в материале, включающий воздействие на исследуемый материал переменным магнитным полем, создаваемым колеблющимся постоянным магнитом сферической формы, определение резонансной частоты колебаний постоянного магнита и расчет объемной доли сверхпроводящей фазы материала по выражению частоты колебаний ПМ вдоль осей Измерения резонансных частот поступательных колебаний ПМ вдоль вертикальной и горизонтальной осей, перпендикулярных магнитному моменту ПМ, позволяют определить объемную долю сверхпроводящей фазы по формуле (2), полученной из уравнения для свободной энергии постоянного магнита, взаимодействующего со сверхпроводником с учетом мейснеровского экранирования. Формула (2) получена из выражения для приращения потенциальной энергии ПМ. при его малых смещениях от положения равновесия которое имеет вид: где - объемная доля сверхпроводящей фазы, расстояние между постоянным магнитом и поверхностью исследуемого материала, магнитный момент, - резонансная частота колебаний постоянного магнита, - момент инерции постоянного магнита. Способ позволяет осуществлять определение объемной доли сверхпроводящей фазы в материале без разрушения изделия. Однако, по известному способу расчет объемной доли сверхпроводящей фазы осуществляют по измеренной резонансной частоте только одной моды вращательных колебаний (вращательных колебаний вокруг одной оси), причем выражение (1) для получено из уравнения для свободной энергии постоянного магнита, взаимодействующе го со сверхпроводником, исходя из предложения о незначительном вкладе мейснеровского экранирования в интеграл взаимодействия, что значительно снижает точность способа в приложении к ВТСП, так как не позволяет учитыва ть влияние локальной намагниченности образца на взаимодействие магнит сверхпроводник. В основу изобретения поставлена задача создать способ, который бы с большей точностью определял объемную долю сверхпроводящей фазы в исследуемом образце и учитывал бы наличие индуцированных магнитным полем гранулярных экранирующих токов (эффект Мейснера), влияющих на достоверность результатов. Поставленная техническая задача решается тем, что в известном способе определения объемной доли сверхпроводящей фазы в материале, включающем воздействие на исследуемый материал переменным магнитным полем, создаваемым колеблющимся постоянным магнитом (ПМ) сферической формы, измеряют резонансные частоты поступательных колебаний ПМ вдоль вертикальной и горизонтальной осей, перпендикулярных магнитному моменту ПМ, а горизонтальной осей, перпендикулярных магнитному моменту П М, а объемную долю сверхпроводящей фазы определяют по формуле: где - объемная доля сверхпроводящей фазы, масса ПМ, -расстояние между ПМ и поверхностью исследуемого материала, магнитный момент, - резонансные где - доля сверхпроводящей фазы; вариации координат для пяти возможных степеней свободы ПМ; - объем ВТСП-образца; поле постоянного магнита, рассматриваемое как поле магнитного диполя; - намагниченность сверхпроводящих гранул. Первый интеграл в (3) вычисляется аналитически, а второй имеет пропорциональные решения для физически реальных зависимостей в сверхпроводниках II - го рода, что позволяет определять по резонансным частотам двух мод Измерения резонансных частот поступательных колебаний ПМ вдоль вертикальной и горизонтальной осей, перпендикулярных магнитному моменту ПМ, и определение объемной доли сверхпроводящей фазы по формуле (2) позволяют учитывать вклад мейснеровского экранирования, т.е. локальной намагниченности образца во взаимодействие магнит - сверхпроводник, что повышает точность определения объемной доли сверхпроводящей фазы в материале. Чертеж (фиг.) иллюстрирует предлагаемый способ. Постоянный магнит 1 из и с магнитным массой моментом свободно взвешивали на высоте над исследуемым композитным содержащим 85% ВТСП охлажденным ниже температуры сверхпроводящего перехода и воздействовали на исследуемый образец 2 переменным магнитным полем, создаваемым ПМ 1 приведенным в состояние вынужденных колебаний с помощью индуктивной катушки 3 на которую подавали переменное напряжение от генератора 4 (ГЗ112/1). Плавно изменяя частоту напряжения, подаваемого на катушку 3, визуально с помощью микроскопа 5 (МБС-1) и частотомера 6 (43 - 35А) измеряли резонансные частоты колебаний образцом 2, магнита 1 вдоль осей x и перпендикулярных магнитному магнита 1. Получили y моменту а Объемную долю сверхпроводящей фазы определяли по формуле (2): Аналогично определяли для образцов содержащих 52% и 69% ВТСП Результаты измерений представленные в таблице подтверждают повышение точности определения объемной доли сверхпроводящей фазы по сравнению с прототипом. Преимущество способа состоит в том, что он надежен в работе, позволяет с более высокой по сравнению с прототипом точностью определять объемную долю сверхпроводящей фазы в материале. Способ может быть осуществлен как в лабораторных, так и в промышленных условиях.