Обнаружение разорванных магнитных квантованных вихрей Абрикосова в керамических иттриевых ВТСП образцах

Экспериментально определены вид распределения и величина остаточных круговых поперечных магнитных полей в керамических иттриевых ВТСП образцах после выключения транспортного тока. Внешнее магнитное поле отсутствовало. Остаточные поля создавались кольцами, образованными из разорванных магнитных квант...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Вопросы атомной науки и техники
Datum:	2000
Hauptverfasser:	Хирный, В.Ф., Козловский, А.А., Дейнека, Т.Г.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2000
Schlagworte:	Сверхпроводимость и сверхпроводящие материалы
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78229
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Обнаружение разорванных магнитных квантованных вихрей Абрикосова в керамических иттриевых ВТСП образцах / В.Ф. Хирный, А.А. Козловский, Т.Г. Дейнека // Вопросы атомной науки и техники. — 2000. — № 5. — С. 46-50. — Бібліогр.: 22 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-78229
record_format	dspace
spelling	Хирный, В.Ф. Козловский, А.А. Дейнека, Т.Г. 2015-03-13T06:25:19Z 2015-03-13T06:25:19Z 2000 Обнаружение разорванных магнитных квантованных вихрей Абрикосова в керамических иттриевых ВТСП образцах / В.Ф. Хирный, А.А. Козловский, Т.Г. Дейнека // Вопросы атомной науки и техники. — 2000. — № 5. — С. 46-50. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78229 538.945 Экспериментально определены вид распределения и величина остаточных круговых поперечных магнитных полей в керамических иттриевых ВТСП образцах после выключения транспортного тока. Внешнее магнитное поле отсутствовало. Остаточные поля создавались кольцами, образованными из разорванных магнитных квантованных вихрей Абрикосова. Из полученного распределения следует отсутствие сингулярности в величине магнитного поля на оси квантованных магнитных вихрей, что впервые доказано экспериментально. Показано, что после выключения транспортного тока остаточное поле внутри образца имеет направление, совпадающее с исходным, т.е. с собственным полем тока. Предложенное объяснение создания остаточных магнитных полей в керамических иттриевых образцах полями рассеяния разорванных вихрей Абрикосова, запиннингованных в гранулах, является альтернативой модели сверхпроводящего стекла. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Сверхпроводимость и сверхпроводящие материалы Обнаружение разорванных магнитных квантованных вихрей Абрикосова в керамических иттриевых ВТСП образцах Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Обнаружение разорванных магнитных квантованных вихрей Абрикосова в керамических иттриевых ВТСП образцах
spellingShingle	Обнаружение разорванных магнитных квантованных вихрей Абрикосова в керамических иттриевых ВТСП образцах Хирный, В.Ф. Козловский, А.А. Дейнека, Т.Г. Сверхпроводимость и сверхпроводящие материалы
title_short	Обнаружение разорванных магнитных квантованных вихрей Абрикосова в керамических иттриевых ВТСП образцах
title_full	Обнаружение разорванных магнитных квантованных вихрей Абрикосова в керамических иттриевых ВТСП образцах
title_fullStr	Обнаружение разорванных магнитных квантованных вихрей Абрикосова в керамических иттриевых ВТСП образцах
title_full_unstemmed	Обнаружение разорванных магнитных квантованных вихрей Абрикосова в керамических иттриевых ВТСП образцах
title_sort	обнаружение разорванных магнитных квантованных вихрей абрикосова в керамических иттриевых втсп образцах
author	Хирный, В.Ф. Козловский, А.А. Дейнека, Т.Г.
author_facet	Хирный, В.Ф. Козловский, А.А. Дейнека, Т.Г.
topic	Сверхпроводимость и сверхпроводящие материалы
topic_facet	Сверхпроводимость и сверхпроводящие материалы
publishDate	2000
language	Russian
container_title	Вопросы атомной науки и техники
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
format	Article
description	Экспериментально определены вид распределения и величина остаточных круговых поперечных магнитных полей в керамических иттриевых ВТСП образцах после выключения транспортного тока. Внешнее магнитное поле отсутствовало. Остаточные поля создавались кольцами, образованными из разорванных магнитных квантованных вихрей Абрикосова. Из полученного распределения следует отсутствие сингулярности в величине магнитного поля на оси квантованных магнитных вихрей, что впервые доказано экспериментально. Показано, что после выключения транспортного тока остаточное поле внутри образца имеет направление, совпадающее с исходным, т.е. с собственным полем тока. Предложенное объяснение создания остаточных магнитных полей в керамических иттриевых образцах полями рассеяния разорванных вихрей Абрикосова, запиннингованных в гранулах, является альтернативой модели сверхпроводящего стекла.
issn	1562-6016
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78229
citation_txt	Обнаружение разорванных магнитных квантованных вихрей Абрикосова в керамических иттриевых ВТСП образцах / В.Ф. Хирный, А.А. Козловский, Т.Г. Дейнека // Вопросы атомной науки и техники. — 2000. — № 5. — С. 46-50. — Бібліогр.: 22 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT hirnyivf obnaruženierazorvannyhmagnitnyhkvantovannyhvihreiabrikosovavkeramičeskihittrievyhvtspobrazcah AT kozlovskiiaa obnaruženierazorvannyhmagnitnyhkvantovannyhvihreiabrikosovavkeramičeskihittrievyhvtspobrazcah AT deinekatg obnaruženierazorvannyhmagnitnyhkvantovannyhvihreiabrikosovavkeramičeskihittrievyhvtspobrazcah
first_indexed	2025-11-25T17:43:07Z
last_indexed	2025-11-25T17:43:07Z
_version_	1850519049836953600
fulltext	УДК: 538.945 ОБНАРУЖЕНИЕ РАЗОРВАННЫХ МАГНИТНЫХ КВАНТОВАННЫХ ВИХРЕЙ АБРИКОСОВА В КЕРАМИЧЕСКИХ ИТТРИЕВЫХ ВТСП ОБРАЗЦАХ В.Ф.Хирный, А.А.Козловский, Т.Г.Дейнека Институт монокристаллов НАН Украины. 61OO1, Харьков, пр. Ленина 60, Украина,E-mail: root@isc.kharkov.ua. Phone: (057)322-331. Fax: (057)320-273 Экспериментально определены вид распределения и величина остаточных круговых поперечных магнит- ных полей в керамических иттриевых ВТСП образцах после выключения транспортного тока. Внешнее маг- нитное поле отсутствовало. Остаточные поля создавались кольцами, образованными из разорванных магнитных квантованных вихрей Абрикосова. Из полученного распределения следует отсутствие сингуляр- ности в величине магнитного поля на оси квантованных магнитных вихрей, что впервые доказано экспери- ментально. Показано, что после выключения транспортного тока остаточное поле внутри образца имеет нап- равление, совпадающее с исходным, т.е. с собственным полем тока. Предложенное объяснение создания ос- таточных магнитных полей в керамических иттриевых образцах полями рассеяния разорванных вихрей Абрикосова, запиннингованных в гранулах, является альтернативой модели сверхпроводящего стекла. ВВЕДЕНИЕ Величина критического тока IС в сверхпровод- никах II рода определяется пиннингом квантован- ных магнитных вихрей. Идея о существовании "цен- тров пиннинга" возникла после того, как было обна- ружено влияние захваченных магнитных полей на Iс в односвязных сверхпроводниках. В ВТСП в основ- ном изучались захваченные магнитные поля, кото- рые оставались в образцах после уменьшения внеш- него магнитного поля Н. Но полного понимания природы захваченных магнитных полей до сих пор достигнуто не было. Захват магнитного потока объ- яснялся или токами, циркулирующими по поверх- ности гранул [1] и в сетке слабых связей [2], или присутствием в образцах запиннингованных кванто- ванных магнитных вихрей [3]. Значение Iс в грану- лярных (керамических) образцах ВТСП зависит от межгранульной магнитной индукции Вj [4]. Предпо- лагается [5], что после выключения транспортного тока происходит инверсия знака в распределении Вj, поэтому после повторного включения тока, Iс воз- растает. Тем не менее, вид и распределение величи- ны магнитного поля, которое остается снаружи иттриевой керамики после выключения транспорт- ного тока [6], еще не исследовали. Это выполнено в данной работе, о чем кратко сообщалось в [7]. ЭКСПЕРИМЕНТ И ОБСУЖДЕНИЕ Исследовались пять керамических YBа2Сu3OX образцов ВТСП. четыре из которых были цилиндри- ческими, а пятый имел прямоугольное поперечное сечение 5×5 мм2. Сверхпроводящие свойства образ- цов были изучены ранее [8]. Необходимые данные приведены в таблице, где D - диаметр, l0 - длина, а Iс1 - значение критического тока, измеренного при 77 К после охлаждения образца без магнитного по- ля. В образце №3 иттрий был заменен на эрбий. Для создания кругового поперечного магнитного поля Нt, через образцы, которые находились при ко- мнатной температуре, пропускался электрический ток It. В этом поле они охлаждались до Т=77 К, пос- ле чего ток It выключался и измерялся критический ток Ic по 4X зондовой схеме. Магнитное поле Земли не экранировалось. Образцы находились в жидком азоте. Величина тока Iс отличалась от Iс1. Было пред- положено [7], что это происходит из - за влияния на Iс оставшегося в образцах после выключения тока It кругового поперечного магнитного поля HREM, соз- данного собственным полем тока Нt [9]. Свойства исследуемых образцов с l0 = 15 мм. № 1 2 3 4 5 Ic1, A 3,83 5,89 6,75 13,6 6,1 D, mm 2,3 4,5 2,5 6,2 - Захват кругового магнитного поля керамическим образцом может происходить следующим образом. В нормальном состоянии сверхпроводника с током циркуляция кругового магнитного поля Нi постоян- ного тока I равна [10] ( )∫ ⋅⋅= IcldH i /4 π  , (1) где ∫= 0SdJI  представляет полный ток через по- верхность поперечного сечения S0, которая стяги- вается контуром L с током, с - скорость света в ва- кууме, a J - плотность тока. После выключения тока I поле Нi = 0. В керамических образцах ВТСП поле Нi ведет себя совсем иначе. Когда образец перехо- дит в сверхпроводящее состояние при критической температуре Тс, это круговое поле захватывается им в виде колец, которые образованы из квантованных магнитных вихрей Абрикосова [7]. После выключе- ния тока It при 77 К вихревые кольца оказываются запиннингованными в гранулах, куда они проникли еще при Т ≅ ТC, когда нижнее критическое магнит- ное поле гранул НC1 g ≅ 0. Кольца пронизывают гра- нулы, межгранульные связи и неоднородности. Но магнитное поле в цельном вихревом тороиде НV находится внутри вихря [11] и его нельзя обнару- жить вне сверхпроводника, как это было сделано в работе [6]. Чтобы поле было снаружи сверхпровод- ника, вихри должны быть разорванными. Известно [12], что в обычных низкотемпературных сверхпро- водниках из - за выигрыша в энергии вихри притя- гиваются к неоднородностям, которые присутству- ют в сверхпроводниках. Оценку выигрыша в энер- гии можно получить, следуя работе [13]. Энергия на единицу длины вихря равна [12] ( ) ( ) ( ),8/H /ln4/ФE 22 C L 2 L01 π⋅ξ⋅+ +ξλ⋅λ⋅π⋅= (2) где ( ) ( )ξλ⋅λ⋅π⋅= /ln4/ФE L 2 L0 0 1 учитывает изме- нение энергии электронов в магнитном поле и их кинетическую энергию (сверхток), а второй член, обозначаемый как ( )π⋅ξ⋅= 8/HE 22 C 1 1 , представляет энергию, которая необходима для перевода электро- нов из сверхпроводящего в нормальное состояние внутри сердцевины вихря, т.е. равна энергии конде- нсации. Здесь Ф0 = h⋅c/2⋅e - квант магнитного пото- ка, h - постоянная Планка, с - скорость света в вакууме, е - заряд электрона, λL. - лондоновская глу- бина проникновения магнитного поля, ξ - длина когерентности, НC - термодинамическое критичес- кое магнитное поле. Если вихрь проходит через полость с размерами d >> ξ, то часть избыточной энергии 1 1E , отсутствует. Общая энергия такого вих- ря меньше энергии вихря не пересекающего по- лость, т.е. он притягивается к полости. Для сравне- ния 0 1E и 1 1E воспользуемся данными работы [13], в которой были получены следующие значения 0 1E и 1 1E при Т = О К: ( ) ⋅π⋅⋅= 23 F 21 1 2/vmE и ( ) ( ) ( )[ ]0/0lnh6/vmE 0L 3 F 0 1 ξλ⋅⋅⋅= . Для YBa2Сu3OX, у которого параметр Гинзбурга - Ландау ℵ= λL/ξ ≅ 50, из отношения =0 1 1 1 EE ( ) ( )[ ]0/0ln/3 0L 2 ξλ⋅π получается выигрыш в энер- гии порядка 8 %. В керамических ВТСП в больших количествах имеются несверхпроводящие включе- ния даже с размерами d >> λL. При пересечении вихря с ними выигрыш в энергии будет больше. Кроме того, из-за отсутствия в таких неоднороднос- тях сверхтока выигрыш в общей энергии при пере- сечении их вихрем будет еще больше за счет умень- шения не только 1 1E , но и 0 1E . Следовательно, для разрыва вихрей предпочтительны образцы, у кото- рых размеры неоднородностей ≅ λL и больше. Исследованные керамические ВТСП образцы имеют множество пор и несверхпроводящих включений. Притягиваясь к ним и пересекая такие неоднород- ности с размерами большими, чем λL, вихревые кольца разрываются на части. Вывод о том, что вихри разрываются неоднород- ностями был сделан с учетом следующих трех обстоятельств. Во первых, условие, при котором это происходит, а также вывод о существовании в кера- мических ВТСП разорванных вихрей, которые сос- тоят из кусков вихрей, отделенных друг от друга неоднородностями, были получены из анализа рабо- ты тонкопленочных сверхпроводящих трансформа- торов постоянного тока [14]. Именно, в пленочных сверхпроводящих трансформаторах постоянного то- ка, при толщине изолирующего слоя между первич- ной и вторичной пленками, большей λL, нарушается магнитная связь между вихрями, которые имеются в этих пленках. Вихри, созданные одним и тем же по- лем в первичной и вторичной пленках, существуют независимо друг от друга, т.е. они разорваны. Вто- рое обстоятельство заключается в том, что вихревые нити - это особые линии в распределении скорости куперовских пар при их потенциальном движении (вращении) вокруг некоторой оси. Каждая из вих- ревых нитей характеризуется квантованным значе- нием циркуляции скорости сверхпроводящих элек- тронов m/nldvS   ⋅⋅π=∫ (где n = 1) [12] по зам- кнутому контуру С, проведенному вокруг их оси вращения. Это значит [15], что вихревая нить либо замкнута, либо заканчивается на границе сверхпро- водящей области с любой несверхпроводящей неод- нородностью, не прерываясь в тех областях чистого сверхпроводника, где они отсутствуют. Здесь vS - скорость сверхпроводящих электронов,  - посто- янная Планка, деленная на 2π, m – масса сверх- проводящих электронов. И в - третьих, как отмечено в работе [12], вихрь, притягиваясь к неоднород- ности, исчезает, сливаясь со своим мнимым отобра- жением, т.е. разрывается. В разорванном вихревом кольце осевые и распо- ложенные рядом с ними линии индукции магнитно- го поля НV остаются такими же, как и в цельном. Отличие его от цельного кольца состоит в том, что в местах расположения несверхпроводяших включе- ний отсутствует вращение куперовских пар и воз- можны изгибы линий индукции магнитного поля. Из-за хаотического расположения неоднородностей в керамических ВТСП разорванные вихревые коль- ца принимают мелкозубчатый пилообразный вид. Магнитные поля, которые находятся внутри вихрей, рассеиваются через области разрывов колец. Соот- ветствующие им линии индукции магнитного поля будут замкнуты в межгранульном пространстве снаружи запиннингованных кусков вихрей, прони- кая в гранулы на глубину λL. Предположим, что после выключения транспорт- ного тока It происходит инверсия знака намагничен- ности в межгранульном пространстве Вj [5]. Это соответствует тому, что большинство линий индук- ции магнитного поля НV в разорванных вихревых кольцах (кроме расположенных вблизи их оси) замыкаются снаружи кусков вихрей, гранул, и выхо- дят из образца. На рис. 1 показано распределение остаточного поля НREM в плоскости поперечного сечения цилиндрического образца, которое при этом бы получилось. Ток It был направлен от нас. Для ясности рисунка принято, что в поперечном сечении образца нахо- дятся несколько гранул, которые заштрихованы. Приведены лишь линии индукции магнитного поля, которое выходит из образца. Вихревое кольцо, линии индукции магнитного поля и граница образца показаны сплошными линиями, сердцевина вихря - пунктиром. Поле НREM снаружи образца, как и Вj, направлено противоположно полю Нt, которое соз- давалось током It до его выключения. Но при таком распределении поля НREM равенство (1) не выполня- ется, т.к. ∫ ≠ L REM 0ldH  , когда I = 0, если контур L проведен вне образца. Тем не менее, из следующих соображений было бы возможно сохранение цирку- ляции поля НREM не равной нулю, когда rot НREM = 0 при I=0. Рис.1.Предполагаемое распределение остаточного кру- гового магнитного поля в керамическом ВТСП образце с разорванными вихрями, после выключения тока It Поле НREM получается как сумма полей рассея- ния поля НV всех разорванных вихрей. Магнитное поле внутри вихря НV равно [12] ( ) ( )L000 12 LV /rКФ2H λ⋅⋅λ⋅π⋅= − , (3) где ( )L00 /rК λ - функция Макдональда, которая при r0 ⇒ 0 имеет логарифмически бесконечную вели- чину, обозначая существование дырки, т.е. сингуля- рности в зависимости НV(г0), где r0 - радиус вихря. В области сингулярности 0Hrot v ≠  , что следует из уравнения Максвелла для сверхпроводника =Hrot  ( ) Jc/4  ⋅π⋅ в случае стационарных полей. Здесь J  = (q/m)⋅ρs sv  + nJ  есть плотность полного электри- ческого тока, Jn - плотность нормального тока, q/m - отношение заряда к массе для сверхпроводящих электронов, ρs - плотность массы сверхпроводящих электронов [16]. В рассматриваемом случае ( )0s rm2/v ⋅⋅=  [12] есть скорость вращения купе- ровских пар в разорванном квантованном магнит- ном вихре, которая убывает обратно пропорци- онально расстоянию от его оси. Следовательно, ВТСП с разорванными вихрями представлял бы собой в магнитном отношении "пространственно" многосвязную область. Похожая ситуация наблю- дается во вращающемся сверхтекучем гелии для по- ля скоростей v  сверхтекучих атомов гелия в ква- нтованных вихрях [16]. Именно, во вращающемся сверхтекучем гелии rot v  = 0 всюду вдоль некоторо- го замкнутого пути и возле него, а циркуляция по этому контуру 0ldv ≠∫  . Это возможно лишь в многосвязной области [17], когда внутри контура существует "сингулярная" область (сердцевина вихря), где rot v  ≠ 0. Общепринято считать, что поток вектора Н через произвольную замкнутую поверхность S1 равен нулю, т.е. ∫ = 0SdH 1  . При этом подразумевается (хотя никогда и нигде об этом не оговаривается), что область рассмотрения "пространственно" одно- связная. Затем, на основании теоремы Остроградс- кого делается вывод, что div H  = 0 и магнитное поле не имеет источников и стоков магнитных зарядов. Но в "пространственно" многосвязных областях теорема Остроградского не выполняется [18] и div H  ≠ 0. Исследование вида распределения поля НREM выполняли при помощи стандартного магнитометра [19]. Предварительно скомпенсированный сигнал от датчика Холла подавался на вольтметр дифферен- циальный В2-34, чем обеспечивалась точность изме- рения в 0,2 Э. Усиленный выходной сигнал фикси- ровался графопостроителем Н 307. Благодаря этому чувствительность системы равнялась 0,01 Э. Перед основными измерениями, при комнатной темпера- туре определялись распределение и величина круго- вых полей, которые генерировали исследуемый образец и медный стержень того же диаметра при протекании по ним электрического тока. Было также установлено, что при равных значениях тока и при одном и том же положении датчика Холла получа- лись одинаковые значения поля Нi, когда образец был в сверхпроводящем и нормальном состояниях. На рис. 2 дано распределение кругового магнит- ного поля out REMH в плоскости поперечного сечения, которое было зафиксировано снаружи цилиндричес- кого иттриевого ВТСП образца №2 при 77 К. Ток It = 10 А протекал от нас. Образец находился в поле Земли. Измерения проводили в точках, которые рас- полагались через угол ϕ = 30°. Датчик Холла с раз- мерами кристалла 1,5 × 2 мм находился рядом с цилиндрической поверхностью образца, сначала параллельно, а затем перпендикулярно к ней. Дан- ные получены на вертикально расположенном обра- зце. Измерения проводили в его средней части и на расстоянии 9 мм от торцов. Величина полей и их распределение практически не изменялись по вы- соте образца. Составляющая магнитного поля пара- ллельная продольной образующей цилиндра, обна- ружена не была. На торцах цилиндра параллельные и перпендикулярные торцам составляющие остаточ- ного магнитного поля равнялись нулю. Распределе- ние поля out REMH снаружи образца было подобно распределению поля магнетика, у которого 0Hrot out REM =  и ∫ = L out REM 0dlH  при I= 0 для контура L, проведенного вне образца, т.е. формула (1) вы- полняется для сверхпроводника с разорванными вихрями. Рис. 2. Экспериментально полученное распределение параллельной и перпендикулярной составляющих кругового остаточного магнитного поля снаружи цилиндрического образца № 2 (заштрихован) после выключения тока It Из результатов, полученных в эксперименте сле- дует несколько выводов. Во-первых, то, что после выключения транспортного тока снаружи образца имеется круговое магнитное поле, свидетельствует о существовании в нем разорванных вихрей Абрико- сова, куски которых запиннингованы в гранулах. Во - вторых, на оси квантованных магнитных вихрей Абрикосова отсутствует сингулярность в величине магнитного поля. Исследованные иттриевые грану- лярные (керамические) ВТСП с разорванными вих- рями представляют собой "пространственно" одно- связную область для НREM(r). Это указывает на то, что иттриевые ВТСП - это лондоновские сверхпро- водники, у которых отсутствует сингулярность в НV(г0) при г0 ⇒ 0. Поэтому у них для обеспечения выполнения уравнения Лондона на расстоянии, которое равно длине когерентности ξ от оси вихря, логарифмически бесконечную величину К0(г0 /λL) при г0 = 0 правомерно заменить на ln(r0 /λL), как это делается обычно в лондоновской теории для низко- температурных сверхпроводников II рода [12]. У этих ВТСП так же, как и у металлических низкотем- пературных сверхпроводников, вывод о том, что vs обратно пропорциональна г0 становится неверным, когда г0 ≤ ξ. В - третьих, совпадение величин круго- вых полей Нi около поверхности образца в нормаль- ном и сверхпроводящем состояниях при I ≤ Ic подтверждает полученное решение задачи о виде распределения поля снаружи сверхпроводящего цилиндра, по которому течет ток [20]. В –четвертых, малые величины полей out REMH указывают на то, что рассеивается незначительная часть магнитного поля НV, которое находится внутри разорванных вихрей, в то время как основная его часть остается в образ- це, т.е. после выключения транспортного тока не происходит инверсии знака Вj. Если бы намагни- ченность Вj. изменяла знак при выключении транс- портного тока, то это означало бы существование источников и стоков магнитного поля в иттриевых керамических ВТСП. Зафиксированное вне образца поле out REMH соз- дано полями рассеяния каждого разорванного вихря Нd < Нc1 g. Внутри образца остается поле ( )∑ −= n dV in REM HHH , где n - количество разорван- ных колец. Разорванными вихревыми кольцами соз- дается усредненный магнитный поток в сетке сла- бых связей, величиной Ф ≤ nФ0, (поле Нd мало) того же знака как, если бы вихревые кольца были цель- ными. Полученный результат подтверждает выводы работы [8], в которой показано, что в длинномерных керамических ВТСП образцах с током величина Ic определяется условиями проникновения в них вих- ревых колец, а не непосредственно магнитным по- лем тока Нi [21]. С целью подтверждения рассмотренного выше механизма образования остаточных магнитных по- лей был выполнен модельный эксперимент, в кото- ром в качестве разорванных вихрей использовались цилиндрические магниты диаметром 0,035 м и тол- щиной 0,01 м. Напряженность их магнитного поля на торцевой поверхности была порядка 500 Э. Двад- цать таких магнитов были вертикально укреплены на горизонтальном немагнитном диске, диаметр ко- торого равнялся 0,22 м. Диск был укреплен на стер- жне, который был присоединен к редуктору элек- тродвигателя. Магниты располагали на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса 0,1 м так, что их разноименные полюса были обра- щены друг к другу. Датчик Холла с магнитной чув- ствительностью 135 мкВ/мТл располагали на неко- тором расстоянии от края диска. С его помощью в плоскости диска определяли распределение круго- вого магнитного поля. Это поле создавалось полями рассеяния магнитов. Чтобы получить характер рас- пределения поля вокруг диска, включали электро- двигатель и диск медленно и равномерно вращался. На рис.3 дано изменение величины сигнала, полученного от датчика Холла (ось ординат), в зави- симости от угла поворота диска, на котором уста- новлены магниты. Датчик находился от центра дис- ка на расстоянии 0,235 м. Рисунок, фактически, представляет распределение магнитного поля, зафиксированное датчиком после одного оборота диска. Рис. 3. Изменение величины выходного сигнала датчика Холла U от угла поворота диска ϕ Полученный результат аналогичен приведен- ному на рис.2, подтверждая рассмотренный механизм образования остаточных магнитных полей разорванными квантованными вихрями в керами- ческих иттриевых образцах ВТСП. Отметим, что циркуляция магнитного поля в модельном эксперименте, также получилась равной нулю. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Вокруг цилиндрических керамических ит- триевых образцов ВТСП после выключения транс- портного тока существует круговое поперечное маг- нитное поле. Распределение его величины подобно распределению поля магнетика. Из этого следует, что в образцах имеются разорванные вихри Абри- косова. Поле внутри образца направлено так же, как и исходное поле тока. Экспериментально подтвер- ждено отсутствие сингулярности магнитного поля на оси вихрей Абрикосова. Рассмотренная модель является альтернативой модели сверхпроводящего стекла [22]. ЛИТЕРАТУРА 1.E. Altishuler, S. Garsia, J. Baroso. Flux trapping in transport measurements of YBa2Cu3O7-x superconductor // Physica C. 1991, v. 61, № 1/3, p. 61 – 66. 2.K.Y. Chen, Y.J. Qian. Critical current and magne- toresistance hysteresis in polycrystalline YBa2Cu3O7-x // Physica C. 1989, v. 159, №1/2, p. 131 –136. 3.L. Ji, M.S. Rzchowski, N. Anand, M. Tinkham. Magnetic – field – dependent surface and two – level critical – state model for granular superconductors // Phys. Rev. B. 1993, v. 47, №1, p. 470 – 483. 4.J.E. Evetts, В.A. Glowacki. Relation of critical current irreversibility to trapped flux and microstructure in polycrystalline YBa2Cu3O7 // Cryogenics. 1988. v. 28, №10, p. 641 – 649. 5.А.А. Жуков, В.В. Мощалков, В.П. Шабатин, Р.И. Антонов, С.Н. Гордеев, А.А. Буш. Влияние собственного и захваченного магнитного поля на критический ток керамики YBa2Cu3O7-δ. // Сверхпроводимость: физика, химия, техника. 1990, т.3, №6, с. 1234 – 1243. 6.A. Yahara, H. Maisuba. Magnetic shelding properties and transport currents of oxide superconductors // Cryogenics. 1989, v.29, №3A, p. 405 – 408. 7.V.F. Khirnyi, A.A. Kozlovskii. Critical current in ceramic HTSC samples: influence of trapped magnetic fields generated by broken linear vortices // First Regional Conference on Magnetic and Superconducting Materials. (Tehran, 1999), Sharif University of Technology, Iran. Abstr. 1999, PS855.; Influence of residual circular magnetic fields created by broken vortices on critical current in ceramic HTSC. // 2000 International Workshop on Superconductivity "Structure and Property Relationship for Applications of High-temperature Superconducting Materials", Matsue-Shi (2000), Japan. Abstr. 2000, p. 32. 8.В.Ф. Хирный, В.П. Семиноженко, А.А. Козлов- ский. Круговые и геликоидальные вихри в ВТСП. Зависимость плотности критического тока от площади поперечного сечения образцов // ФТТ. 1996, т.38, №10, с. 2951 – 2958. 9.В.Ф. Хирный, В.П. Семиноженко, А.А. Козлов- ский, Ю.А. Гринченко. Обнаружение и иссле- дование свойств круговых вихревых колец в Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3Oy сверхпроводниках II рода с током // Физика низких температур. 1994, т.20, №8, с. 774 – 777. 10.В.Г. Левич. Курс теоретической физики, т.1. Физматгиз, M, 1962. 11.Yu.A. Genenko. Magnetic self – field entry into a current – carrying type – II superconductor // Phys. Rev. B. 1994, v. 49, №10, p. 6950 – 6957. 12.А.А. Абрикосов. Основы теории металлов. Мос- ква: "Наука", 1987, с. 520. 13.A.G. van Vijfeijken. On the Theory of Vortices in type - II Superconductors. Thesis, University of Amster- dam, December, 1967. 14.J.R. Clem. Theory of the coupling force in magne- tically coupled type – II superconducting films // Phys. Rev. B. 1975, v. 12, №3, p. 1742 – 1752. 15.Е.М. Лифшиц, Л.П. Питаевский. Физическая ки- нетика. Москва: "Наука", 1979, с. 627. 16.С. Паттерман. Гидродинамика сверхтекучей жидкости. Москва: "Мир", 1978, c. 431. [S.J. Putterman, Superfluid Hydrodynamics, North- Holland, Amsterdam, 1974]. 17.R.P. Feynman in Progress in Low Temperature Phy- sics, North Holland, Amsterdam, 1964, v. 1, p. 17. 18.Г.М. Фихтенгольц. Курс дифференциального и интегрального исчисления. т. III. Москва: "Наука", 1966, с. 647. 19.В.И. Чечерников. Магнитные измерения, МГУ, Москва, 1963, с. 176. 20.Дж. Бардин. Теория сверхпроводимости // Физика низких температур. ИЛ, Москва, 1959, с. 679 – 782. [Handbuch der Physik, ed. by S.Flugge, Springer, Berlin, 1956]. 21.H. Dersch, G. Blatter. New critical – state model for critical – currents in ceramic high – Tc superconductors // Phys. Rev. B. 1988, v. 38, №16, p. 1104 -.1139. 22.K.A. Muller, M. Takashige, J.G. Bednorz. Flux trap- ping and Superconductive Glass State in La2CuO4-y: Ba // Phys. Rev. Lett. 1987, v. 58, №11, p. 1143 – 1146. Введение Эксперимент и обсуждение Заключение Литература

Обнаружение разорванных магнитных квантованных вихрей Абрикосова в керамических иттриевых ВТСП образцах

Institution

Ähnliche Einträge