Сверхпроводимость критическое поле

Существует, однако, для каждого сверхпроводника некоторое значение напряженности Як приложенного поля, называемого критическим, при котором сверхпроводимость нарушается н образец переходит в нормальное состояние. Напряженность критического поля зависит от температуры и приближенно описывается формулой [c.222]

В качестве традиционных сверхпроводников, обладающих достаточно высоким верхним критическим полем и большой токонесущей способностью, не нарушающей сверхпроводимость, обычно рассматриваются соединения типа А-15. Для этих соединений в нормальном состоянии характерно смягчение некоторых упругих модулей с понижением температуры, приводящее к структурному превращению мартенситного типа при температуре несколько выше критической Т . При Т = происходит перестройка решетки из ОЦК в тетрагональную ). Такой фазовый [c.233]

Разрушение сверхпроводимости происходит как от наложения g внешнего магнитного поля, так и от магнитного поля, возникающего в результате движения тока по сверхпроводнику при достижении им критического значения большинства материалов Т составляет несколько °К, а значение Яо невелико и определяется тысячами и десятками тысяч а м (сотнями эрстед). Это обстоятельство явилось причиной того, что длительное время считалось невозможным техническое использование сверхпроводников, поскольку казалось невозможным использование токов большой плотности. [c.246]

Явление сверхпроводимости уже вышло из стен научных лабораторий промышленность выпускает магниты, проволоку, ленты, кабель из сверхпроводящих материалов. Они являются компактными и дешевыми источниками сильных магнитных полей, что особенно важно для передачи электроэнергии на дальние расстояния, создания сверхмощных ускорителей элементарных частиц, удержания термоядерной плазмы. К началу 70-х годов наибольшую критическую температуру порядка 20—21,5° К имели несколько сплавов и соединений (металлидов), что дало возможность применять в криостатах не только жидкий гелий, но и водород. Однако сверхпроводники будут широко использоваться в энергетике больших мощностей и в иных областях техники, [c.38]

Известно, что при температурах, близких к абсолютному нулю, многие металлы и сплавы ведут себя как сверхпроводники — не оказывают сопротивления электрическому току. Сверхпроводимость проявляется и в другом свойстве сверхпроводников— их идеальном диамагнетизме, т. е. в том, что магнитное поле не проникает в толщу сверхпроводящего металла. Свойство сверхпроводимости появляется с понижением температуры не постепенно, а скачком, при определённой критической температуре Т . [c.95]

Рис. 18. Вид магнитного поля, "вмороженного в тонкий спой сверхпроводника. Силовые линии концентрируются в маленьких областях, где поле достигает критического и сверхпроводимость нарушается Под действием тока эти нормальные области могут двигаться в направлении, перпендикулярном току

Можно предложить способ уменьшения вмороженного поля, который еще не применялся для экранировки, но может оказаться подходящим именно для больших экранов. Он состоит в использовании явления течения магнитного потока под действием тока в сверхпроводнике, которое исследовалось на небольших образцах [112, 113].Если внешнее магнитное поле направлено перпендикулярно тонкому слою сверхпроводника первого рода, например свинца, то оно вмораживается следующим образом магнитный поток концентрируется в небольших областях (как показано на рис. 18), где магнитное поле достигает критического и сверхпроводимость нарушается. Сверхпроводящий слой становится как бы изрешечен множеством нормальных областей, каждую из которых пронизывает поток порядка 100 0. Эти области обладают определенной подвижностью, и в силу этого даже замкнутый экран из сверхпроводника, но с вмороженным полем, не дает совершенной экранировки. Изменение внешнего поля немного перераспределяет поле, захваченное внутри экрана, так как при этом нормальные области передвигаются по экрану. Этот эффект вполне заметен, если перемещать постоянный магнит вне тонкостенного свинцового экрана, окружающего сквид-магнитометр. [c.74]

Первое из них состоит в том, что металл, находящийся при температуре ниже критической, теряет сверхпроводящие свойства, если на него наложить достаточно сильное внешнее магнитное поле однако, если поле снять, сверхпроводимость восстанавливается. Вслед за этим проявилось связанное с первым и второе свойство металл в сверхпроводящем состоянии резко уменьшает теплопроводность, по сравнению с той, которая характерна для него, когда сверхпроводимость нарушена-Например, свинец в сверхпроводящем состоянии имеет в де- [c.238]

Магнитное поле, при котором происходит разрушение сверхпроводимости, называется критическим Як- Оно зависит от температуры в соответствии с приближенным уравнением [c.183]

Сверхпроводники первого и второго рода. По виду зависимости намагниченности от намагничивающего поля (рис. 110) сверхпроводники делят на два рода. У сверхпроводников первого рода намагниченность резко падает до нуля при строго определенном критическом поле На. У сверхпроводников второго рода этот переход совершается постепенно. В этом случае начиная с некоторой величины Нс.1 < Не поле начинает частично проникать в сверхпроводник. Полное проникновение наступает лишь при Н , при этом сверхпроводимость в объеме исчезает. Поле превышает Не и в некоторых случаях очень велико для VgGe (Нег)о 6-10= Э, а Ше,)о 3-10 Э. [c.259]

Кристаллы магн. сплава марганец (9,7—31,1%) — алюминий (15,1 — 20,6%) — германий (42,6—51,6%) характеризуются высокой кристаллической анизотропией, индукцией насыщения (3600 гс) и коэрцитивной силой (2200 э), могут использоваться в качестве датчиков нанравления магн. поля, а также в системах автоматизации. Некоторые Г. с. обладают сверхпроводимостью. Так, у сплава ниобий (18%) — германий (5%) — титан (77%) критическое поле 1250 гс при токе 10 а и диаметре проволоки 0,25 мм и критическое поле 450 гс при токе 70 а и том же диаметре. Введение германия в сплавы урана и алюминия, используемые как ядерное горючее, подавляет образование алюминида UAI4, придающего хрупкость сплаву, улучшая тем самым способность сплава к горячей прокатке. Добавка германия (15%) повышает т-ру размягчения халько-генидных стекол, их пропускную способность в инфракрасной облас-сти. Большинство Г. с. получают металлургическими методами. [c.270]

СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ МАТЕРИАЛЫ, сверхпроводники— материалы, обладающие сверхпроводимостью. К С. м. относятся почти все чистые металлы, двух- и многокомпонентные сплавы, металлиды, некоторые полупроводниковые материалы и неорганические полимеры. Наибольшее применение получили С. м для сильнотоковых устройств, напр, для сверхпроводящих магнитных систем и сверхпроводящих линий электропередач. Их критические параметры критическая т-ра Т , критическое магнитное поле (в сверхпроводниках с высокими критическими параметрами есть три критических поля Я — поле начала проникновения потока в сверхпро- ф водник — поле перехода всего [c.345]

МОСТЬ достаточно распространена среди элементов, соединений и сплавов, Тс выше 10 К сравнительно редки. Сверхпроводимость с высокими Тс очень часто наблюдается у карбидов и нитридов. Сплавы на основе NbN имеют также очень высокие верхние критические поля и критические токи. Сверхпроводимость в этих сплавах наблюдается в магнитных полях выше 200 кГс, а плотность тока составляет 10 А/см даже в полях 100 кГс. Параметры сверхпроводимости зависят от относительного содержания неметалла и металла, дефектности структуры и методов приготовления. Во многих случаях соотношение между отдельными параметрами сверхпроводимости и составом и дефектностью однозначно не установлено. Несмотря на то что нитриды обладают необычными сверхпроводящими свойствами, они не нашли широкого применения в сверхпроводящих схемах. Тонкие пленки нитридов, по-видимому, наиболее целесообразно применять в таких устройствах, как джо-зефсоновские контакты. [c.16]

Начиная с некоторого значения поля Вс, которое называется критическим полем, сверхпроводимость в веществе исчезает, и вещество становится нормальным металлом. То есть достаточно сильное магнитное поле разрущает сверхпроводимость. [c.299]

По характеру поведения в магнитном поле сверхпроводники подразделяются на две группы. К первой группе, называемой сверхпроводниками первого рода, относятся мягкие металлы-такие как свинец, олово и ниобий, с температурами перехода, не превышающими 9 К. В сверхпроводниках первого рода наблюдается полное выталкивание потока в полях, меньших критического Н , которое обычно не превышает 1 ООО Гс. К сверхпроводникам второго рода относятся механически более твердые материалы-в основном сплавы и различные соединения. Для них значения критических полей выше-до 10 Гс, а температура перехода достигает 21,5 К. В этих материалах поток полностью выталкивается только в том случае, если внешнее поле не превосходит нижнего критического значения которое составляет 10 Гс. При больших полях магнитный поток начинает проникать внутрь образца, который, однако, продолжает сохранять сверхпроводящие свойства, пока поле не достигнет верхнего критического значения Я 2- Здесь сверхпроводимость исчезает, и металл переходит в обычное состояние. Сверхпроводники первого рода используются в случаях малых значений поля для магнитного экранирования, например в магнитометрах, применяющихся для исследования горных пород (см. ниже). В случае сильных магнитных полей необходимо применять сверхпроводники второго рода. Большинство сквидов также изготавливается из этих материалов, обычно из нагартованных ююбия или сплава ниобий-титан. [c.149]

В исследовательском плане разработка висмутсодержащих ВТСП ведется по различным направлениям [3, 11]. Среди них синтез материалов с улучшенными технологическими свойствами при воздействии полей, ионизирующей радиации, повышенного давления кислорода. Кроме того, выяснение роли примесей, особенно с учетом того, что межзеренные эффекты являются определяющими для уровня критических токов, устойчивости к дефадации, распределению двойников. Влияние примесей на сверхпроводимость не вызывает сомнений, потому и необходимо каждый раз выяснять общее содержание примесей, тип активно влияющих на сверхпроводимость и индифферентных примесей, распределение примесей по границам зерен и тип их вхождения в структуру сверхпроводника путем замещения или внедрения, взаимодействие примесей с кислородом и анионными дефектами, влияние примесей на упорядочение или нарушение порядка в расположении дефектов с учетом дырочного характера проводимости, влияние дисперсности частиц на сверхпроводимость. [c.239]

Для металлов, обладающих сверхпроводимостью, известны более сложные соотношения. Сверхпроводимость свойственна некоторым металлам (А1, Оа, РЬ, 5п и др.) в области температур, близких к Г = О К. Верхняя температурная граница ее называется критической температурой сверхпроводимости данного металла, В области сверхпроводимости теплоемкость металла включает новую составляющую, которая возрастает с повышением температуры отлично от описанной выше электронной составляющей теплоемкости металлов, не обладающих сверхпроводимостью. Возможность раздельного определения этих составляющих основана на том, что действием соответствующего магнитного поля сверхпроводимость металла может быть обратимо устранена, и электронная составляющая теплоемкости металла может быть определена в таких условиях методом, описанным выше для несверхпроводящих металлов. Разность значений теплоемкости (ДСр) сверхпроводящего металла (Ср, сверхпроа) и того же металла в усло-в иях, когда он лишен сверхпроводимости действием магнитного поля (Ср. несверхпров), МОЖНО условно рассматривать как новый член в выражении общей теплоемкости металла, связанный со [c.154]

СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ — свойство материалов не оказывать сопротивления электрнческому току при температурах ниже характерной для них критической температуры. Материалы, обладающие таким св-вом, наз. сверхпроводящими материалами. Если т-ра ниже критической, удельное электрическое сопротивление сверхпроводника теоретически равно нулю (экспериментально определен лишь верхний предел — пиже 10 ом-см). Магн. индукция массивного сверхпроводника при т-ре ниже критической равна нулю — магн. поле выталкивается из объема материала ири переходе его в сверхпроводящее состояние и остается лишь в тонком поверхностном слое (толщиной 10 —см). Различают сверхпроводники первого рода — чистые металлы и сверхпроводники второго рода — сплавы (однородные, однофазные). Чтобы материал пз сверхпроводящего состояния перешел в нормальное (не сверхпроводящее), его нагревают до т-ры выше критической или повышают (при т-ре ниже критической) напряженность внешнего магн. поля (либо поля протекающего тока) выше определенного критического значения. Критическая напрягкенность внешнего магн. поля растет с понижением т-ры ниже критической и достигает макс. значения при т-ре О К. Если значение напряженности внешнего магн. ноля становится выше критического, сопротивление материала скачкообразно восстанавливается (при. малом коэфф. размагничения), магн. поле проникает в материал. Критические т-ра и напряженность внешнего ноля сверхпроводника зависят от внешнего давления и упругого растяжения. Переход в сверхпроводящее состояние в отсутствие внешнего магн. поля — фазовый переход второго рода, во внешнем магн. поле — фазовый переход первого рода. Сверхпроводники первого рода переходят в сверхпроводящее состояние при определенном значении магп. поля, сверхпроводники второго рода — в широком интервале этих значений. С. обусловлена сверхтекучестью элект- [c.344]

Сверхпроводники. Явление сверхпроводимости — нулевое электросопротивление материалов при температуре жидкого гелия — было открыто в 1911 г. Г. Камерлинг-Оннесом. Еще в 30-х годах в ряде физических институтов Академии наук СССР проводились эксперименты но изучепинз физической природы сверхпроводимости. Однако интенсивное развитие исследований сверхпроводящих материалов началось только после открытия жестких сверхпроводников — группы сверхпроводящих материалов, обладающих сравнительно высокими температурами перехода в сверхпроводящее состояние, большими критическими магнитными полями и плотностями критического тока. Уже первые экснериментальпые исследования сверхпроводящих материалов, проведенные в 1961 — 1963 гг. в Институте металлургии им. А. А. Байкова (Е. М. Савицкий), Физическом институте (В. Л. Гинзбург), Институте физических проблем АН СССР, Институте металлофизики АН УССР и других, а также в вузах и втузах СССР, показали существенную зависимость рабочих критических параметров сверхпроводящих материалов от химического и фазового состава, деформации, термообработки и других факторов, определяемых процессами их получения. [c.73]

Сверхпроводник нетерпим к магнитному полю. Какую нп придать форму сверхпроводнику, магнитные силовые линии обходят его. Но если увеличивать силу приложенного поля, то в конце концов наступит момент, когда онп проникнут внутрь проводника и тут же уничтожат сверхпроводимость. Резким скачком металл перейдет из сверхпроводящего состояния в норлгальпое, песмотря на то, что температура останется ниже критической. [c.153]

Простейший тип криотрона показан на рис.17.Он представляет собой отрезок сверхпроводящего провода (например, танталовой проволоки диаметром 0,2 мм) с однослойной управляющей обмоткой, например из ниобие-вого провода диаметром 0,07 мм. Сверхпроводимость обмотки выше сверхпроводимости провода. При прохождении через обмотку тока в несколько десятых ампера создается магнитное поле, при помощи которого можно управлять состоянием провода при токе, превышающехм критическое значение, поддерживается нормальная проводимость, а при меньшем—сверхпроводимость. Во вре-.мя работы обмотка всегда находится в состоянии сверхпроводимости, благодаря чему управление криотроном практически не требует затраты энергии. [c.154]

Очень перспективно использование сверхпроводимости для создания мощных электромагнитов. Пригодные для этого Вещества должны сохранять сверхпроводимость при возможно высокой плотности тока и возможно сильных Магнитных полях. На рис. ХУ-15 показана схема установки, применяемой для оценки таких качеств сверхпроводников как только плотность тока или магнитное поле достигает критической величины, утеря сверхпроводимости находящимся в жидком гелии образцом обнаруживается по отклонению стрелки вольтметра. В частности, было установлено, что при плотности тока 100 тыс. а/сл и магнитном поле в 88 тыс. гс сверхпроводимость NbзSn еще не теряется. [c.476]

Среди них важное место заняли результаты, полученные Я. Шубниковым в Харькове еще в 1934 г. и затем А.Шальнико-вым в Москве. Они обнаружили внутри сверхпроводника сложное промежуточное состояние - чередующиеся сверхпроводящие и нормальные слои. Такой слоеный пирожок получил название фазы Шубникова . Оказалось, что при увеличении поля оно проникает в сверхпроводник не сразу (и следовательно, подавляет сверхпроводимость тоже не сразу). Это сложный процесс сверхпроводник ему упорно сопротивляется, отстаивая каждую промежзгточную позицию. Если можно было бы как-то увеличить это противодействие, то повысились бы и критические токи, и критические температуры. [c.265]

Сверхпроводимость нарушается также, если протекающий транспортный ток превышает определенное критическое значение /к. Для достаточно толстых образцов критический ток совпадает с током, создающим на поверхности образца поле, равное Як (правило Снлсби). [c.183]

Отсутствие сопротивления естественным образом привело к мысли о возможности создания мощных электромагнитов со сверхпроводящими обмотками. Когда подобный прибор был испытан, оказалось, что при достижении магнитным полем определенного значения обмотки перестают быть сверхпроводящими. Кроме того, было установлено, что внешние магнитные поля также разрушают сверхпроводимость. Удалось показать, что в прямой сверхпроводящей проволоке возникает нормальное сопротивление, если проходящий в ней электрический ток достигает некоторой критической величины. Силсби [34] сопоставил все эти внешне не связан- [c.376]

Зависимость величины критического магнитного поля (т. е. поля, которое необходимо для разрушения сверхпроводимости в данном материале) от температуры в настоящее время хорошо изучена. Установлено, что зависимость ное поле) от температуры может быть апроксимирова-на параболой (фиг. 9.4). [c.377]

В 1911 г. Камеолинг-Оннес открыл явление сверхпроводимости ртути при температуре жидкого гелия. С тех пор это сложнейшее явление стало объектом изучения крупнейшими физиками-экспериментаторами и тео етиками. Ныне известны многие чистые металлы (свыше 23), сплавы и химические соединения, обладающие свойством сверхпроводимости [54]. При определенной критической температуре происходит резкий переход (в интервале 0.001°) из нормального состояния в сверхпров дящее, ПРИ котором электрическое сопротивление равн нулю [54]. Однако и при температуре ниже критической (Т < может быть восст новлено нормальное сопротивление металла (сплава) путем пропускания определенного критического (порогового) тока 1 допустимая величина этого тока тем больше, чем ниже температура. Сверхпроводимость может быть разрушена также внешним магнитным полем. Более того, критический ток является по существу тем током, который создает на поверхности проводника критическое магнитное поле Н , и при изучении процесса разрушения сверхпроводимости и мгновенного восстановления нормального сопротивления пользуются в качестве измеряемой величины значением Я . [c.22]

Последние годы ознаменовались повышенным интересом к явлению сверхпроводимости, а тем самым и к жидкому гелию. Суть дела в том, что известные ранее так называемые идеальные сверхпроводники характеризуются очень низкими температурами перехода из нормального в сверхпроводящее состояние (от 0,47° К для рутения до 8,7° К для ниобия) и, что особенно существенно, низкими значениями критической напряженности Як магнитного поля — порядка сотен гаусс. Это исключало возможность применения сверхпроводников в электротехнике магнитные поля, которые может создать подобный сверхпроводник, на 1 — 2 порядка меньше создаваемых в обычном трансформаторе. Исследования последнего десятилетия ознаменовались обнаружением новых жестких сверхпроводников — сплавов МЬдЗп, ЫЬ—7г, Мо—Тс, Мо—Ре с более высокими температурами перехода (10,8—18° К) при температуре жидкого гелия эти сплавы, находясь в сильном магнитном поле (60—100 кэ), способны пропускать большие токи (10 —10 а см ), оставаясь в сверхпроводящем состоянии [55]. Это позволяет изготовлять из сверхпроводящих сплавов соленоиды, пригодные для получения сильных магнитных полей. Уже получено магнитное поле порядка 7-10 э при помощи сверхпроводящего магнита [55, 56] и есть основания полагать, что этим путем можно получить магнитные поля свыше 10 5 . [c.23]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология