Спосіб визначення критичної густини струму у надпровідниках

Спосіб визначення критичної густини струму у надпровідниках полягає у тому, що індукують змінним магнітним полем струм у надпровіднику за рахунок зміни взаємного розташування надпровідника та постійного магніту, магнітний момент якого зорієнтовано вздовж лінії переміщення, який відрізняється тим, що реєструють силу взаємодії магніту з надпровідними частинами, з кожною окремо, що будуть зварюватись, та визначають середнє з цих сил, вимірюють силу Винахід відноситься до вимірювання електричних властивостей матеріалів магнітними способами, та може бути використаний для визначення густини критичного струму у надпровідниках, зокрема у зварних надпровідниках Відомо спосіб визначення густини критичного струму у надпровіднику, за яким до надпровідника кріпляться чотири електроди, за допомогою двох пропускають електричний струм через надпровідник, та за допомогою двох інших вимірюють стрибок різниці потенціалів, за цим стрибком визначають критичну густину струму через надпровідний шов (Залесский В Ю Определение критического тока сверхпроводящей керамики Химия Техника 1989, 2, №3, с 7 1 - 7 7 ) Основним недоліком відомого способу є невелика точність за рахунок локального розігріву у місцях електричних контактів електродів, а при великих струмах через локальну втрату надпровідних властивостей, це спотворює результат вимірювання величини густини критичного струму у надпровіднику Відомо спосіб визначення густини критичного струму у надпровіднику (А С СССР №1711102 взаємодії постійного магніту із частин зіставлених разом над місцем дотику, визначають критичну густину струму у незварному надпровіднику, зварюють частини та вимірюють силу взаємодії постійного магніту із зварним надпровідником над місцем зварювання, а густину критичного струму у зварному надпровіднику визначають за формулою un J= Fcr-Fj де J - критична густина струму через шов, J c - критична густина струму незварного надпровідника, Fun - середня сила взаємодії незварних надпровідних частин з постійним магнітом, Fcr - сила взаємодії з надпровідними частинами, що з'єднуватимуться за допомогою надпровідного шва, F, - сила взаємодії з надпровідним швом МКП G01 R 33/035 19/08 Бюл №5, 92г), за яким індукується змінним магнітним полем струм у надпровіднику за рахунок зміни відстані між надпровідником та постійним магнітом, магнітний момент якого зорієнтовано вздовж лінії переміщення, та реєструють силу їх взаємодії, при чому збільшення відстані між надпровідником та постійним магнітом починають на нелінійній ДІЛЯНЦІ ЗМІНИ СИЛИ взає модії Густину критичного струму визначають за формулою Jk = К(Нв / Хв)АХ, де Хв - найменша відстань між надпровідником, та постійним магнітом, Нв - напруженість поля на відстані Хв від магніту, ДХ - довжина лінійної ділянки зміни сили взаємодії з відстанню, К - чисельний коефіцієнт Недоліком цього способу є невисока точність визначення густини критичного струму у надпровіднику за рахунок необхідності визначення початку та кінця лінійної ділянки залежності сили взаємодії надпровідника з магнітом від відстані між ними, що ускладнює процес визначення та знижує точність визначення густини критичного струму у надпровіднику Найбільш близьким за технічною сутністю до со о 47032 запропонованого є спосіб визначення густини критичного струму у надпровіднику (заявка на винахід №2000042336, рішення про видачу патенту від 20 02 2001 МПК GO1R 33/35), який полягає у тому, що індукується змінним магнітним полем струм надпровіднику за рахунок зміни взаємного розташування надпровідника та постійного магніту, магнітний момент якого зорієнтовано вздовж лінії переміщення, та реєструють силу їх взаємодії при найменшій відстані між надпровідником та магнітом, визначають за отриманим значенням сили ту відстань для якої це значення сили досягається для ідеального жорсткого надпровідника, визначають різницю цих відстаней, визначають максимальне значення паралельної до поверхні надпровідника компоненти магнітного поля постійного магніту, а значення густини критичного струму визначають за формулою . с b ° 8л Az де с- швидкість світла, b-паралельна до поверхні шва компонента магнітного поля постійного магніту, Az - розбіжність між відстанню між надпровідним швом та магнітом на якій визначено силу та відстанню для якої це значення сили досягається для ідеального жорсткого надпровідника Недоліком цього способу є невисока точність визначення густини критичного струму у зварному надпровіднику за рахунок того, що здійснення способу вимагає визначення таких складних для вимірювання величин як відстані між постійним магнітом та надпровідником та максимальне значення паралельної до поверхні надпровідника компоненти магнітного поля постійного магніту, це збільшує похибку визначення густини критичного струму Технічною задачею винаходу є створення способу визначення густини критичного струму у зварних надпровідниках, який би забезпечив високу точність, чутливість та спростив спосіб визначення Поставлена задача вирішується тим, що індукують змінним магнітним полем струм у надпровіднику за рахунок зміни взаємного розташування надпровідника та постійного магніту, магнітний момент якого зорієнтовано вздовж лінії переміщення, причому реєструють силу взаємодії магніту з надпровідними частинами, що будуть зварюватись, з кожною окремо, та визначають середнє з цих сил, вимірюють силу взаємодії постійного магніту з частини зіставленими разом над місцем дотику, визначають критичну густину струму у не звареному надпровіднику, зварюють частини та вимірюють силу взаємодії постійного магніту з звареним надпровідником над місцем зварювання, а густину критичного струму у звареному надпровіднику визначають за формулою ника, Fun - середня сила взаємодії не зварених надпровідних частин з постійним магнітом, Fcr сила взаємодії з надпровідними частинами, що з'єднуватимуться за допомогою надпровідного шва, F, - сила взаємодії з надпровідним швом Головна перевага запропонованого методу у порівнянні з відомим полягає в тому, що він дозволяє спростити та підвищити достовірність та точність вимірів густини критичного струму у зварених надпровіднках, та проводити безконтактні неруйнівні експресні виміри На фіг зображено схему пристрою Спосіб реалізується за допомогою приладу, що складається з надпровідника (1), судини Дьюара (2), постійного магніту (3), стриженя з тензодатчиком (4), системи крокових двигунів (5), теплового екрану (6), отворів (7, 8), гоніометричних гвинтів (9), предметного столику (10) Спосіб здійснюють наступним чином У судині Дьюара 2 на предметному столику 10 розміщують не зварені частини надпровідника 1 Положення частин відносно постійного магніту 3 регулюється гоніометричними гвинтами 9 Надпровідні частини охолоджують рідким азотом, дюар закривається тепловим екраном 6, вимірюють силу їх взаємодії з постійним магнітом за допомогою тензодатчика, сполученого з стрижнем 4 з кожною окремо, та визначають середнє з цих сил Магніт кріпиться на стрижні, що сполучений з системою крокових двигунів 5 та тензодатчиком Частини зіставляють разом, вимірюють силу взаємодії постійного магніту з частини над місцем дотику Визначають критичну густину струму у не звареному надпровіднику Зварюють частини, розміщують зварений надпровідник у судину дьюара, охолоджують рідким азотом, та вимірюють силу взаємодії постійного магніту з звареним надпровідником над місцем зварювання Критичну густину струму у звареному надпровіднику визначають за формулою (1) Отримані значення густини критичного струму звареного надпровідника запропонованим та відомим способами представлені у таблиці для зрізків УвагСизОу х Надпровідники зварюввались Тт123 при температурі 1263Кта швидкості охолодження 0,5 - 1К/год 3 табл 1 видно, що значення критичної густини струму, отримані різними способами при температурі 79К близькі, але способом, що заявляється більш точні Це підтверджує достовірність та точність способу табл 1 J c A/cm2 J c A/cm2 Температура Відомий спо- запропонований К сіб (прототип) спосіб 1 79 1,78 *10 4 1,71 *10 4 2 (1) де J - критична густина струму через шов, Jc критична густина струму не звареного надпровід 79 1,78 *10 4 1,75 *10 4 Спосіб можна використовувати як в лабораторних так і в промислових умовах 47032 фіг ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71