超导临界电流测量方法与原理
下复数形式
M (t )=h n = ∀( ∃ ! n ! t+$# %$ $n ! t) ( ) ∃$和 %$分别是第n 个交流磁化系数的实数和虚数部分 用M (t 表示为
∀ ∃$2M ! n ! t %! t /∀
∀ %$2M $n ! t %! t 图 四引线法测量I V 曲线原理性电路 /∀
0 $ #) &!" "! %!1$ ) (%' & !% 它们的值同交流渗透有关 再次用 ($ *!$%!$ ' ( $ I V 模型 导出 ∃$和 %$与磁化系数的这些关系 该方法是最准确可靠的一种方法 是国际临界电 - ∃$2 (n ∋ ) ( ) ∃ =流测量标准使用的方法。商业用超导材料性能的临界# # 电流也都是用电输运法测定的。但是临界电流有可能 %$2 (n ∋ ) ( ) 高达数百安 这样的大电流可使焊接点处的欧姆 焦
可以得到 ∃$和 %$同交流场振幅的关系 ∃ 随着h 耳 热效应很明显 造成样品温度升高 从而影响临界
的增加从/ 开始变化 在h 2H 时值为/ 3 然后电流的测量甚至烧坏样品。所以电输运法测量技术复
逐渐接近 。另外 在h 2( / ) H #2h ' 时 虚部 % 杂 安全性不好。在此基础上又有改进方法和手段提
取最大值。在交流磁化率虚部达到最大的温度时 如高这种方法的测量使用范围和提高测量精度 例见
果可以测出h ' 的大小 临界电流平均密度可以表达 。
为 , 磁测量法 电感法
' , , 直流磁化法 J 2( ) ∋ d 其原理是 测量样品中磁屏蔽电流 感生电流 的 É q ( @ ö / H Ä ^ Õ h ' 为外磁场感应强度 d 为宽超导体的半厚宽。磁炬。根据 ($ *!$%!$模型 当有直流外场作d T )=j h ‘ ¨ ¿ Ñ ¨ ä ½ Ä q ° Ï A F 6h À H À PH F 6h " 蜜炎 眼㽳 当的达" 4 H在试验中情况不像临界态模型假 那样没 达通用于超导平板时 如果超导样品中有电流恒定地流过 到；Ⅻ 眼㽳 导出$ ª Ï 蠕动 且频率f 对临界电全韬鯉显e棿务 过度理在是达通超导样品内产生直流磁化 会有磁滞存在 临界模型认 X z K为 j 2j 测量的磁矩M 就是临界磁矩M 。此时临界
电流密度可以表示为
J 2( ) d
M 为超导输运部分的磁滞 单位是 / ' d 为超导带材的半厚度 单位为 ' 由此求得的临界电
流密度J 的单位为 3 '。由上面公式得到的J 是
根据整个超导板内的每一部分磁化得到的平均值。
当外磁场H 远远大于渗透场H #时 对这一模型进行必要的修正 样品中的J 可以表示为 JM J R d T 用再流磁眼㽳 ⒚流扎 4 J 2 d
是钉扎参数, 取值为 ! ! 。当 2 上面的模型为 ($ *!$%!$模型 2 3 时方程简化为5(
6! 模型 这一模型被用于超导体中晶粒间界
或者大的非超导杂质被作为有效的钉扎中心的超导体中。
实验中通常测量样品的磁滞回线 采用一维近似和毕恩模型 用公式 来计算样品中的临界电流密度。其测试中常采用超导量子磁力仪 789:;' ( ' $& 测量样品的直流磁化 例见 。
, , 交流磁化法
通过测定交流磁化系数估算出临界电流密度的大小。如果交流磁场中的超导样品的磁化系数表示为如雏莾䐢Z