Cтраница 2
Существуют два основных метода магнитотермиче-ской стабилизации сверхпроводников 2-го рода: предотвращением скачка потока либо ограничением процесса перехода сверхпроводника в нормальное состояние, который развивается вслед за скачком потока, если последний все же произошел. В обоих методах стабилизации используются нормальные материалы с высокой электро-и теплопроводш тью. Такая комбинация нормального и сверхпроводящего материалов называется композитным сверхпроводником. [16]
Теперь полезно суммировать принципы криостатиче-ской стабилизации. Среда жидкого гелия используется для обеспечения непрерывного охлаждения композиции, состоящей из нитей сверхпроводника, заключенных в матрице нормального металла высокой проводимости, например меди. Термин криостатический используется для обозначения квазинепрерывного процесса, в котором тепло может непрерывно отводиться от композитного сверхпроводника. Этот тип стабилизации не имеет целью предотвратить скачок потока. Действительно, по упомянутым выше причинам в криостатически стабильных композитах можно наблюдать особенно сильные скачки потока. Очень важное значение имеет контакт сверхпроводника и меди: он обеспечивает хороший теплообмен. Нити сверхпроводника должны быть меньше определенного диаметра во избежание заметного температурного градиента внутри их. Этот критический размер будет получен в следующем разделе. [17]
Такой сверхпроводник называется частично стабилизированным, хотя, безусловно, при низких значениях тока, при которых выполняется неравенство / 2рн a PhKV r, возможна полная стабилизация. Существует небольшое ограничение этой степени криостатической стабильности. В том случае, когда происходит переход от пленочного к пузырьковому кипению, все еще существует разность температур между композитным сверхпроводником и окружающей его средой. Если температура сверхпроводника остается выше критического значения, то сверхпроводимость не может восстановиться. Однако разность температур после перехода от пленочного к пузырьковому кипению очень мала. До тех пор пока ток в сверхпроводнике очень мал, что имеет место при значении тока вблизи напряженности поля, близкой к критическому значению, маловероятно, чтобы это ограничение представляло практически какое-либо препятствие. [18]
Характеристическое расстояние может быть совсем коротким по сравнению с общей длиной проводника в катушке. Например, выбрав параметры ( такие же, как для магнита пузырьковой камеры, описанного в разд. А / см-с, / кр 105 А / см2, рн1 32 - 1СГ8 Ом - см, / 0 25 см, ас 0 017 см2, получим / кр 85 см. Для большого магнита, в котором может быть применен композитный сверхпроводник принятых размеров, эта длина очень коротка по сравнению с длиной проводника в обмотке. Таким образом, даже при медленном увеличении питающего тока экранирующие токи текут точно так же, как если бы весь композитный проводник был сверхпроводящим. В этом случае мы можем применить простую теорию, подобную изложейной в разд. [19]
В этом случае необходимо уменьшить экранирующие токи. Для этого следует соответствующим образом расположить нити сверхпроводника, например путем их транспозиции, так, чтобы ни одна из нитей не лежала на одной стороне проводника на длине, большей, чем характеристический размер / кр. Возникающее при изменении поля на длине транспозиции напряжение недостаточно для циркуляции экранирующего тока поперек композитного сверхпроводника. Такую транспозицию трудно осуществить в проводниках больших размеров, но в применении к малым проводникам это достижимо. Таким способом создан внутренне стабильный сверхпроводник. Он будет описан в разд. [20]
Ниобиевый и титановый порошки сплавляются в вакууме в слиток с помощью электрической дуги. Слиток затем впрессовывается в гильзу из меди высокой чистоты, образуя холодносвар-ное соединение. Эта стадия процесса наиболее важна, поскольку от нее зависит стабильность получаемой проволоки. Составная заготовка затем проковывается и протягивается до образования проволоки или более сложной композиции. Для облегчения протяжки может быть применен промежуточный отжиг. Окончательное изделие получается в виде одинарного провода диаметром 0 04 см или в форме большого криостатически стабильного проводника, состоящего из прямоугольной медной матрицы, внутри которой заключено некоторое число ниобий-титановых проволок. Провод из медной матрицы наружного диаметра 0 04 см, содержащей сотню очень тонких сверхпроводящих нитей, может быть внутренне стабильным. Во всех типах ниобий-циркониевых композитных сверхпроводников фактором, определяющим свойства сверхпроводника, является окончательная термообработка. [21]