Критическая температура сверхпроводящего в магнитном поле

Для всех температур выше абсолютного нуля наклон кривой критического поля отрицателен, так что энтропия нормальной фазы всегда больше энтропии сверхпроводящей фазы иными словами, сверхпроводящая фаза есть более упорядоченное состояние, чем нормальная. Если переход из сверхпроводящего состояния в нормальное происходит в магнитном поле, наблюдается поглощение тепла (вследствие наличия скрытой теплоты перехода). Таким об- [c.635]

Сверхпроводимость— состояние некоторых проводников, когда их электрическое сопротивление становится пренебрежимо малым сверхпроводник имеет удельное сопротивление р в 10 раз меньше, чем медь, т. е. величину порядка 10 ом мм 1м. Сверхпроводимость появляется ниже определенной, так называемой критической температуры Т р. Наиболее высокая критическая температура 20,05°К зарегистрирована для твердого раствора ниобия, алюминия и германия, состав которого соответствует формуле Nbg Ово.з-Для остальных сверхпроводников эта температура ниже, около 4—10° К. Если сверхпроводник при Т < поместить в поперечное магнитное поле, то состояние сверхпроводимости сохраняется лишь ниже определенной, так называемой, критической напряженности магнитного поля Я р. Когда по сверхпроводнику, находящемуся в поперечном магнитном поле с Я-< Я,.р при температуре Т < Ткр пропускают электрический ток, то состояние сверхпроводимости сохраняется только ниже определенной, так называемой, критической плотности тока / р. Критические параметры Г р, Я р, Укр и закономерности их изменения играют важную роль при исследованиях. сверхпроводников. Обычно / р относят к определенным значениям напряженности поля Н и температуры Т. В сверхпроводящем состоянии магнитное поле за счет экранирующих токов в поверхностном слое проводника почти полностью вытесняется иЗ всего сечения за исключением этого слоя, где поле проникает на глубину, примерно, 5 10 МК.М. Различают сверхпроводники первого и второго рода. [c.277]

Переход из нормального состояния в сверхпроводящее является обратимым и происходит как фазовое превращение 2-го рода, сопровождающееся скачком теплоемкости. Ниже критической температуры сверхпроводящее состояние может быть разрушено наложением магнитного поля не меньше некоторого критического значения Як, величина которого зависит от температуры, [c.301]

Критическая температура сверхпроводящего олова в нулевом магнитном поле равна 3,7 °К, а критическое поле при 0°К равно 306 э. [c.91]

Важной термодинамической величиной в теории сверхпроводимости является так называемое критическое магнитное поле Н . При заданной температуре Т <С металл в магнитном поле может находиться как в сверхпроводящем, так и в нормальном состояниях. [c.397]

Явление выталкивания магнитного поля сверхпроводником получило название эффекта Мейсснера. Этот эффект обнаруживается только в магнитных полях малой напряженности. Если металл без магнитного поля находился в сверхпроводящем состоянии при температуре Т, то всегда имеется критическое поле [c.279]

См. также Антиферромагнетизм Магнитное упорядочение Ферримагнетизм Ферромагнетизм Критическая температура сверхпроводящего перехода II 342 в магнитном поле II 342, 346 предсказания теории БКШ II 359. [c.399]

Более удивительным является эффект Мейсснера. Если твердый односвязный кусок сверхпроводящего материала поместить в магнитное поле и затем охладить его ниже критической температуры, то магнитное поле будет вытолкнуто из сверхпроводника. Практически может оказаться, что некоторые линии магнитного поля будут захвачены образцом, так как отдельные его части перейдут в сверхпроводящее состояние раньше других. Более того, достаточно сильное магнитное поле вообще не будет выталкиваться. В таком случае материал не становится сверхпроводящим. Его сопротивление и теплоемкость остаются нормальными. Например, железо нельзя перевести в сверхпроводящее состояние из-за наличия магнитных доменов. [c.303]

Во-первых, возможен метод адиабатического намагничивания сверхпроводников [21, 221. Энтропия сверхпроводящего метал.та при температуре ниже точки перехода в нормальном состоянии выше, чем его энтропия в сверхпроводящем состоянии. Следовательно, при изотермическом наложении магнитного поля и при переходе этого поля через критическое значение энтропия скачком возрастает. Если наложение поля производится адиабатически, температура падает до значения, при котором величина энтропии в нормальном состоянии равна ее величине в сверхпроводящем состоянии при исходной температуре. [c.429]

Вообще перспективными,с точки зрения практического использования, можно считать только те сверхпроводники, которые имеют высокие значения обеих критических величин - температуры и магнитной индукции. Такими свойствами обладают только сверхпроводники 2 рода (см. табл. 2.1), что дало возможность применять эти материалы как для производства сверхпроводниковых электромагнитов, создающих сильные магнитные поля, так и для других практических целей создания электрических машин, трансформаторов и других устройств малых массы и габаритов и с высоким к. п. д. кабельных линий для передачи весьма больших мощностей на произвольно большие расстояния волноводов с особо малым затуханием накопителей энергии и пр. Ряд устройств памяти и управления основывается на переходе сверхпроводника в сверхпроводящее или нормальное состояние при изменении магнитной индукции (или соответственно тока) или температуры. [c.25]

Сверхпроводники П рода, как и сверхпроводники I рода, характеризуются температурой перехода в сверхпроводящее состояние Тс, но имеют два критических поля (рис. 3). Ниже нижнего критического магнитного поля S ] сверхпроводник ведет себя как сверхпроводник I рода. При внешнем магнитном поле S j < вну- [c.521]

Переход сверхпроводников из нормального состояния (характеризующегося определенным значением удельного сопротивления) в сверхпроводящее происходит при охлаждении этого сверхпроводника ниже определенной температуры, которая носит название критической температуры сверхпроводника Т . Для разных сверхпроводников критическая температура имеет различные значения. Если на сверхпроводник, находящийся в сверхпроводящем состоянии (т е. при Т < Т ), наложить достаточно сильное внешнее магнитное поле, то сверхпроводимость разрушится, т.е. магнитное поле проникнет внутрь сверхпроводника и он перейдет в нормальное состояние. При этом оказывается, что чем ниже температура, до которой охлажден сверхпроводник, тем большее внешнее магнитное поле потребуется для того, чтобы разрушить сверхпроводимость. Магнитное поле, при котором происходит разрушение сверхпроводимости, называется критическим магнитным полем с напряженностью [c.161]

Для чистых металлов критическое магнитное поле, необходимое для перевода сверхпроводника в нормальное состояние, может быть очень малым даже вблизи о К, так что величину теплопроводности легко можно менять между нормальным и сверхпроводящим значениями. Отношение х( )/н(п) убывает почти экспоненциально с понижением температуры, пока величина к(5) определяется электронной компонентой, [c.251]

Магнитное поле в объеме сверхпроводников при температурах ниже критической равно нулю. Металл становится диамагнетиком — материалом, приобретающим во внешнем магнитном поле магнитный момент, направленный против намагничивающего поля. Поэтому при переходе материала в сверхпроводящее состояние внешнее магнитное поле выталкивается из его объема и остается лишь в тонком поверхностном слое толщиной около 10" мм. Это явление называется эффектом Мейснера. [c.827]

Сверхпроводящее состояние может быть разрушено как при нагреве материала до температуры выше критической, так и в результате воздействия сильных внешних магнитных полей с напряженностью Д, более определенного критического значения. Критическое магнитное поле, подобно критической температуре, является основной характеристикой сверхпроводящего материала. При превышении или происходит скачкообразное восстановление электросопротивления и магнитное поле проникает в металл. [c.828]

Относительно размерной зависимости температуры перехода частиц в сверхпроводящее состояние и критического магнитного поля Не разрушающего сверхпроводимость, трудно сделать однозначные заключения, поскольку эксперименты обычно выполняются на большой совокупности частиц, так или иначе взаимодействующих друг с другом и с окружающей средой. Характерной особенностью малых частиц является увеличивающаяся при уменьшении их размеров размытость перехода в сверхпроводящее состояние, экспериментально обнаруживаемая по размытию скачка теплоемкости или возникающей диамагнитной восприимчивости. Флуктуационный эффект, приводящий к размытию перехода в сверхпроводящее состояние, становится важным, когда б = 0,001 [793]. [c.279]

Следовательно, если идеальный сверхпроводник поместить в магнитное поле, то некоторой температуре T piзначение критической напряженности магнитного поля Якрг- При Н> H pi и температуре Т р, сверхпроводящее состояние исчезает. [c.123]

Основу технических сверхпроводящих материалов составляли в то время два НТСП-материала. Первый из них - деформируемый сплав Nb-Ti со следующими параметрами критическая температура 9,6 К при нулевых магнитном поле и токе, критическое магнитное поле 12 Тл при 4,2 К (температура кипения жидкого гелия при нормальном давлении), нулевом токе и критической плотности тока, равной 3x10 А-м при 4,2 К и в магнитном поле 5 Тл. Стоимость такого материала не превышает нескольких долларов за 1 кА м. [c.589]

В жестких сверхпроводниках эффект Мейсснера проявляется очерь слабо. Даже если охлаждение жесткого сверхпроводника происходит в магнитном поле, меньшем критического поля для всей массы образца, то нити становятся сверхпроводящими раньше, и даже когда температура достигает значения, при котором вся масса становится сверхпроводящей, магнитный поток, захваченный нитями, не может быть вытолкнут из образца. Поэтому эффект Мейсснера может иметь место только в том объеме вещества, который не находится внутри контура, образуемого нитями, и потому величина этого эффекта должна быть весьма малой. Из термодинамических соображений следует [62], что если толщина образца или нити меньше SI/ S, то переход в сверхпроводящее [c.139]

L A У, который, например, описывает кинетику сверхпроводящего перехода проводника в магнитном поле в условиях, удаленных от равновесия. Так, Л = 2Ь дАц1дНУ АНУ, где АН = Не —Н Н напряженность магнитного поля Н - критическое значение Н при температуре Т, когда разрушается сверхпроводящее состояние. Этот вид закона роста сверхпроводящей фазы был экспериментально установлен Фабером [31]. [c.135]

Криогенный подвес. Термин криогенный связан с греческим словом холод . Криогенный подвес основан на явлении сверхпроводимости. Оно состоит в том, что некоторые металлы и сплавы в момент достижения сверхнизкой температуры, называемой критической Ть, приобретают сверхпроводящее состояние, при котором электрическое сопротивление падает до нуля. Если сверхпроводник поместить в магнитное поле с возрастающей напряженностью, то при достилсении напряженности значения Н , называемого критической ндпряженностью, материал вновь приобретает нормальное сопротивление. У наилучшего, применяемого в настоящее время в приборостроении, сверхпроводящего материала ниобия 7 =9,22 К Я =1,2-10 А/м. Если сверхпроводник поместить в магнитное поле, то оно наведет в его поверхностном слое ток, протекающий без сопротивления и проникающий вглубь сверхпроводника примерно [c.46]

Наблюдаемую зависимость ширины сверхпроводящего перехода от величины измерительного тока качественно можно объяснить появлением промежуточного состояния, вызванного магнитным полем тока. При температурах ниже точки перехода сверхпроводящее состояние будет существовать только до тех пор, пока ток в образце не превышает некоторого критического значения. Это явление носит название эффекта Сильсби [199] оно является следствием действия магнитного поля тока. Отметим, что критическое значение тока непосредственно связано с величиной критического поля [213]. [c.615]

Сверхпроводящий переход, наблюдаемый по сопротивлению проволоки, расположенной вдоль направления поля, может быть использован для измерения величины критического поля. Однако такой способ, который практически вполне применим к олову и многим другим сверхпроводникам, в случае некоторых элементов и многих сплавов может привести к ошибочным результатам. Это объясняется тем, что в образце может возникнуть несколько тонких сверхпроводящих нитей, расположепных параллельно областям нормальной фазы, в результате чего измеренные значения критической температуры и критического поля будут выше, чем у сплошного образца. Имея в виду это обстоятельство, можно сказать, что для определения критических значений температуры и поля предпочтительнее производить магнитные измерения, характеризующие свойства всего объема образца в целом. [c.630]

С учетом этого обстоятельства мы можем рассматривать изображенную на фиг. 5 зависимость критического поля от температуры как фазовую диаграмму. Кривая делит плоскость if—Т на две области, одна из которых соответствует сверхпроводящей, а другая — нормальной фазе. Сама кривая дает значения Н а Т, при которых обе фазы могут находиться в равновесии. Диаграмма относится к любому небольшому сверхпроводящему объему Н есть значение суммарного магнитного поля на его поверхности. Однако втомслу-чае, когда мы рассматриваем некое тело как целое, удобной переменной является приложенное магнитное ноле Н . Фазовая диаграмма в этом случае будет более сложной на ней, кроме областей, соответствующих сверхпроводящей и нормальной фазам, появляется также область, соответствующая промежуточному состоянию. [c.635]

Из полученных выражепи мы видим, что многие термодинамические свойства обеих фаз определяются кривой зависимости критического магнитного поля от температуры, причем некоторые из этих свойств не зависят от особенностей кривой. Поскольку, например, при температуре перехода критическое поле равно нулю и наклон кривой постоянен, то из (13.4) мы видим, что разность энтропий обеих фаз равна нулю и скрытая теплота перехода отсутствует. Из (13.5) следует также, что при температуре перехода должно наблюдаться скачкообразное возрастание тенлоемости при переходе из нормальной в сверхпроводящую фазу. Как мы уже отмечали ранее, оба этих явления наблюдаются на опыте. [c.635]

Кривую зависимости критического магнитного поля от температуры можно рассматривать также с точки зрения двухжидкостпой модели. По этой модели свободная энергия сверхпроводящей фазы описывается параметром порядка (см. гл. IX, п. 4), который варьируется с температурой таким образом, чтобы свободная энергия была минимальной. В простейшей модели, предло-жеиной Гортером и Казимиром (см. [53]), [c.637]

Таким образом, о гекаемый электрическим током сверхпроводящий соленоид должен представлять собой сверхпроводниковый электромагнит , не требующий питания током. Однако оказалось, что сверхпроводимость нарушается не только при повышении температуры свыше температуры перехода Ткр, но также и при возникновении на поверхности сверхпроводника магнитного поля со значением магнитной индукции выше некоторого критического значения Вкр. Это объясняется диаграммой состояния сверхпроводника, схематически изображенной на рис. 2.8(а). Каждому значению температуры данного материала, находящегося в сверхпроводящем состоянии, соответствует свое значение Вкр. Зависимость Вкр от температуры во многих случаях описывается формулой [c.22]

Сверхпроводники второго рода отличаются тем, что переход в сверхпроводящее состояние у них осуществляется не скачком, а постепенно. Для них характерны два критических значения магнитной индукции для температуры Т р < Т . Если магнигная индукция во внешнем поле начинает превосходить значение нижней критической индукции, то происходит частичное проникновение магнитного поля во всю толщину сверхпроводящего образца. При этом под действием силы Лоренца электроны в сверхпроводнике начинают двигаться по окружностям, образуя так называемые вихри. Внутри вихря скорость вращения возрастает по мере приближения к оси до тех пор, пока не достигнет критического значения и не произойдет срыв сверхпроводимости. По мере увеличения внешнего магнитного поля количество вихрей возрастает, а расстояние между ними сокращается. Когда оно станет соизмеримым с размером ку-перовской пары, практически весь объем перейдет в нормальное состояние и магнитное поле полностью проникнет в образец. К сверхпроводникам второго рода из чистых металлов можно отнести только ниобий Nb, ванадий V и технеций Те. [c.124]

Явление сверхпроводимости связано с тем, что электрический ток, однажды наведенный в сверхпроводящем контуре, будет длительно (годами) циркулировать по этому контуру без заметного уменьшения своей силы, и притом без всякого подвода энергии извне (конечно, если не учитывать,неизбежного расхода энергии на работу охлаждающего устройства, которое должно поддер живать температуру сверхпроводящего контура ниже значения Т , характерного для данного сверхпроводникового материала) такой сверхпроводящий контур создает в окружающем пространстве магнитное поле, подобно постоянному магниту. Поэтому обтекаемый электрическим током сверхпроводящий соленоид должен представлять собой сверхпроводниковый электромагнит, не требующий питания от источника тока. Однако первоначальные попытки изготовить практически пригодный сверхпроводниковый электромагнит, создающий в окружающем пространстве магнитное поле с достаточно высокими напряженностью Я и магнитной индукцией В, закончились неудачей. Оказалось, что сверхпроводимость нарушается не только при повышении температуры до значений, превышающих Т , но и при возникновении на поверхности сверхпроводника магнитного поля с магнитной индукцией, превьш1ающей индукцию перехода (в первом приблил<ении, по крайней мере для чистых сверхпроводни-ковых металлов, безразлично, создается ли индукция током, идущим по самому сверхпроводнику, или же сторонним источником магнитного поля). Это поясняется диаграммой состояния сверхпроводника, изображенной на рис. 47 Каждому значению температуры Т данного материала, находящегося в сверхпроводящем состоянии, соответствует свое значение индукции) перехода В . Наибольшая возможная температура перехода Гсо (критическая температура) данного сверхпроводникового материала достигается [c.206]

При исследовании сверхпроводимости наноматериалов на примере ультрадисперсных порошков тугоплавких соединений (КЬЫ, УМ, Т1М, МЬСМ и др.) было отмечено существенное влияние размера частиц на критическое магнитное поле [20]. Рост поля составил около 200 % при изменении диаметра частиц от 75 до 15 нм. Для наночастиц МЬМо,9 1,05 размером 28 — 44 нм замечено понижение температуры перехода в сверхпроводящее состояние по сравнению с крупнокристаллическими образцами. Для оксида В125г2СаСц20 , в нанокристаллическом состоянии (/, я 10 нм) не выявлено сверхпроводимости вплоть до температуры 10 — 20 К, хотя в обычном крупнокристаллическом состоянии в этом температурном интервале наблюдается сверхпроводящий переход [61]. [c.67]

Широко исследованы двухкомпо- нентные сверхпроводящие сплавы простых монотектнческяк, эвтектических, верите ктическм систем и систем с непрерывной растворимостью. Исследование систем Nb — Ti и Nb — Zr, образующих ряд твердых растворов в широком диапазоне концентраций, показало, что у многих сплавов при гелиевых температурах сверхпроводимость сохраняется до высоких значений магнитного поля. Критические характеристики сплавов зависят от механической и термической обработки сплавов, а также от наличия примесей я легирующих элементов. [c.522]

Из всех чистых металлов, способных переходить в сверхпроводящее состояние, наивысщую критическую температуру перехода имеет ниобий (7кр = 9,2 К). Однако для ниобия характерны низкие значения критического магнитного поля (около 0,24 Тл), что недостаточно для его широкого применения. Хорошим сочетанием критических параметров и отличаются сплавы и интерметаллические соединения ниобия с цирконием, титаном, оловом и германием. В табл. 23.1 приведены критические параметры сверхпроводников, представляющих практический интерес. [c.828]

Сплавы и соединения ниобия переходят в сверхпроводящее состояние при достаточно высоких температурах. Они могут вьщерживать довольно сильные магнитные поля и характеризуются высокой плотностью тока. В жидком гелии при внешнем поле с индукцией 2,5 Тл критическая плотность тока составляет для Nb—Zr — 1 кА/мм Nb—Ti — 2,5 M53S11 — 17 VjGa — 5 кА/мм1 [c.829]

Применение. Ниобий — один из основных компонентов при легировании жаропрочных сталей и сплавов. Сплавы ниобия применяют в химическом машиностроении, в радиоэлектронике вместо дорогого тантала (экраны, катоды мощных генераторных ламп, аноды некоторых типов ламп, трубки, сетки с максимальной рабочей температурой 2100° Сит. д.), в ядерных реакторах, в качестве материала оболочек тепловыделяющих элементов и емкостей для расплавленных металлов, в авиации (лопатки газовых турбин авиадвигателей). Относительно новая область применения ниобия — в качестве основы сверхпроводящих материалов, так как у ниобия максимальная среди металлов температура перехода в сверхпроводящее состояние (8,9 К). Так, у сплавов системы Nb—Zr критическое магнитное поле достигает 80 кГс, плотность критического тока (4—6)-10 А/см и температура перехода-в сверхпроводящее состояние 11 К. Высокими сверхпроводящими свойствами (18,1 К) отличается соединение NbsSn, на базе которого уже созданы сверхпроводящие магниты на 100, 1ЭД кгс и выше. [c.551]

РИС. 132. Критическое магнитное поле Не (0), экстраполированное к температуре Г = О К, и температура перехода в сверхпроводящее состояние для ряда гранулированных пленок А1—AI2O3 (D 30 А) с разным удельным сопротивлением pjy [c.283]

Во многих Ж ёстких сверхпроводящих материалах со структурой тина Р вольфрама наблюдаются очень высокие значения критического доля, обусловленные наличием сверхпроводящих нитей Так, для VsGa критическое поле достигает, по-видимому, 450 кэ. Жесткие сверхпроводники с такими параметрами станут основой для создания сильных магнитных полей (более 100 кэ) с помощью сверхпроводящих соленоидов. Большое преимущество таких соленоидов состоит в том, что они создают весьма стабильные поля и не требуют больших энергетических затрат. Такие материалы доставляют много забот металлургам, так как их производство требует изменения нынешней технологии и продвижения ее в новую и сложную область. Соединения типа -вольфрама часто получают с помощью перитектических реакций, и потому бывает трудно получить однородный материал. Такие соединения хрупки даже при обычной температуре горячей обработки, так что получение проволоки для соленоидов довольно затруднительно. В настоящее время ее получают с помощью порошковой металлургии, причем окончательное спекание и реакция компонентов происходят в уже сформированном соленоиде. Совсем недавно для получения таких соединений был успешно использован метод осаждения из газовой фазы. В настоящее время в этой области металлургии проводится большая работа. [c.140]

Гудмен - рассмотрел эту проблему для элементов и предположил, что некоторые элементы будут иметь очень низкие критические температуры. Его аргументы основаны на данных статистического анализа. Большой прирост числа исследованных материалов в температурном интервале 14—19° К, показанный на рис. 5, говорит не об открытии новых сверхпроводящих материалов, а свидетельствует об интенсивном исследовании материалов с высокими критическими полями. Для повышения критической температуры и критического магнитного поля было предпринято много попыток легирования третьим элементом, однако в результате этого не удалось заметно повысить. [c.17]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...