Введение к работе
Актуальность темы. Проблема пинникга потока в сверхпроводниках второго рода являетоя одной из центральных в физике этих материалов. Явление пишшнга определяет максимальную токонесущую способность сверхпроводящих материалов и изделий на их осноео -проводов, кабелей. Для создания па рациональной основе оверхпроводящих натвриалов о высокой токонесущей способностью
ТрвбувТСЯ ПОНЗМаНИе фИЗИЧеСКИХ ПрОЦвССОВ, СВЯЗЙШШХ о
взаимодействием вихрей магнитного потока о дефектами кристаллической решетки. Используемые в технике сверхпроводящие материалы (NbTl, NbgSn, ВТСП и др.) нмепт сложную микроструктуру о различными видами дефектов - границы зерен, даслокаироннш стенки, включения нормальных фаз. Выяснение особенкостол пишшнга целесообразно проводить на системах о одним видом дефектов, что позволяет сравнивать экспериментальные результаты с предокззаниями теории. Теоретические вычисления елементарних сил взаимодействия одного вихря с дефектом выполнены только для некоторых видов дефектов, к которым относятся дислокационные петли и микроскопические поры. В связи о зтим актуальной является задача исследования критических токоз и явления ищшнгб в сверхпроводнике второго рода, содераэщем в виде дефектов структура только дислокационные петли или только мккроскспическяв поры (или микроскопические газовые пузырьки). Такой матлривл иоиет рассматриваться как кодельянй для исследования явления пиннинга.
Мо:кно утверждать, что темэ диссертационной работы является актуальной, так как она посвящена аэуздии» явления іпязнип-з магнитного потока а модельной системе - сверхпроводнике Бторсго рода - ниобии, содержащем только один вид структурных дефзктой, что позволяет провести количественное сравнение аксперимбніаші-л. зависимостей о теоретическими раооаачи.
Цель работы заключалась в решении сладуюцяу задпч: I) Получение образцов элементарного сверхпроводника второго рода - ниобия, туя^эго структурное дефекти только одного типа-
дислокационные петли нля микроскопические газовне пузырьки.
2) Выяснение зависимостей критического тока полученных образцов
ст томпературы, внешнего магвдгшого поля, размера и копцеитрвщш
структурных дефектов.
3) Ксслвдование особенноствя распределения транспортных и
экранирующих токов в плоском образца сверхпроводника второго
роде, находящемся во внещнем поперечном магнитном поле.
4) Проведэнив сравнения полученных екстшриментальннх результатов
с предсказаниями теорий прямого и статистического суммирования
елементарних сил пиннинга и модели критического состояния.
Научная новизна. В результате полученных исследований:
-
впервые получены образцы ниобия - фольги о рявноморно распределенными структурными дефектами только одного типа -дислокационными петлями или микроскопическими газовыми пузырьками;
-
впервые исследованы температурные и полевые зависимости критических токов в ниобии с разными концентрациями дислокационных петель и газовых пузырьков;
-
изучено изменение распределения транспортных токов в сверхпроводящих фольгах в поперечном магнитном поле при увеличении тока до критического значения;
качественно выявлена роль поверхности в пиннинге магнитного потока при изыенении угла меаду плоскостью фольги и направлением приложенного магнитного поля;
4) показано, что наблюдающиеся в определенной области магнитных
полей осцилляции напряжения в области резистивного состояния
связаны с необычной температурной зависимостью критического тока
в этой области полей.
Практическое значение работы.'
Е работе показано, что структурные дефекты ^..диационного происхождения - дислокационные петли и газовые пузырьки являются эффективными центрами пиннинга и могут использовяться для увеличения токонесущей способности технических сверхпроводников.
Сравнение экспериментальных я теоретических результатов по величине и функциональным зависимостям критических токов
- Б -
позволило установить недостатки существующих теорий и наметить пути создания на рациональной основе сверхпроводящих материалов с большой токонесущей способностью.
На зодиту выносягея следующие положения;
-
осноружэно, что при увеличении концентрации дислокационных петель в ниобии существенно увеличиваются критические теки и верхнєє критическое доле, а критическая температура изменяется незначительно. Зависимость обьемной плотности скли пиншшга _ от магнитного поля меняется при изменении температуры, то есть закон подобия (скейлиш.1), предсказываемый теориями пшнинга, еэ вылолнлется. Абсолютные значения обьемной плотности силы шшнлнга находятся мевду значениями, вычисленными по теориям прямого и статистического суммирования.
-
Показано, что при увеличении концентрация газовых пузырьков с ниобии критические токи существенно увэлнчиввются, второе критическое поле меняется слабо, а критическая температура практически не изменяется. Кая и в случае дислокациошшх петель, температурная зависимость Рр(Н) показывает отсутствие скейлипга, а абсолвтшв значэши о0ье'*іои плотности силы пішнинга сильно расюдятся о предсказаниями теоргаг.
3) Обнаружено, что наблюдавшиеся ранее з некоторых работах
осцилляции напряжения в резяставаом состояния (например, в Ш)
происходят только в области полей, где критический ток столь
резко увеличивается с полем, что имеет место необычная
температурная зависимость критического тока - рост крятл^вского
тока с температурой.
4) Установлено, что распределение транспортного тока по ширине'
сверхпроводящей фольга зависит от величина storo тока, от
внешнего магнитного поля я от предыстории. В малых пситях
распределение обратимо и не зависит от величины тока, что
ПрОТИВОреЧИТ МОДЭЛИ КрИТИЧесКОГО СОСТОЯНИЯ. 3 ООЛЫиИХ ЯОЛЛ
распределение тока имеет гистерезис при узоличзгти к уманьчмш; магнитного поля и монет рассматриваться б рамках моделі критического состояния.
Апробация работа. Основгше результата работы докладывалась на 20 и ZZ Всесоюзных совещаниях по физигсе низких гамтератур
(Москва, 1Э7ЭГ. и Кишинев, 1982г.), на 18 и 24 Ыевдународных конференциях стран - членов СЭЕ по физике и технике низких температур (Дрезден, 1879г. и Берлин, 1985), на 2 Всесоюзной конференции "Сверхпроводимость в технике" (Легашгрвд, 1984) и опубликована в 12 печатных работах, включая тезисы конференций.
Публикации. Сановные результаты исследования изложены в 12 печатных работах, которые перечислены в конце автореферата.
Структура н ойьем работы. Диссертация состоит из введения, пята глав, заключения и списка литературы. Содерхит 122 страницы машнописного текста с 40 рисунками и 4 таблицами. Библиография включает 80 наименований.