Снижение экранирующих токов в ВТСП обмотках путем разделения слоя на несколько узких жил
2015, Tом 12, выпуск 4
Тематика: ВТСП материалы 2-го поколения
Японские ученые из Университета г.Чиба и научного центра RIKEN сообщают о успехах в борьбе с экранирующими токами в ВТСП катушках за счет разделения широкого сверхпроводящего слоя на несколько узких жил [1]. Мы неоднократно сообщали о том, что обмотки из ВТСП-2 проводника страдают от уменьшения и нестабильности магнитного поля, связанных с возникающими в сверхпроводящем слое экранирующими токами (2014, т.11, вып.3).
Этот нежелательный эффект просто губителен для магнитных систем томографов, ЯМР спектрометров и ускорителей. Методы размагничивания за счет «раскачки» тока вблизи рабочего значения с постепенно убывающей амплитудой не всегда могут быть использованы, к тому же они требуют запаса по рабочему току. Логичнее разбить широкий ВТСП слой на узкие полоски (жилы), что одновременно позволяет снизить: как потери в сверхпроводнике при переменных режимах работы, так и экранирующие токи.
Для экспериментов были изготовлены две двойные галеты. Первая выполнена из обычной ленты типа SCS4050 производства SuperPower c медным покрытием толщиной 20 мкм. Сверхпроводящий слой во второй галете был механически надрезан на три части вдоль всего проводника. При микроскопии места надреза после травления серебряного и медного слоев, вокруг надрезов были обнаружены «морщины» в сверхпроводящем слое, вызывающие легкую деградацию критических свойств (см. Рис. 1).
Рис. 1. Микрофотографии многожильного ВТСП
проводника.
Эксперименты в жидком азоте показали, что амплитуда петли гистерезиса в галете из многожильной ВТСП ленты оказалась на 50% ниже, чем в обычной для малых транспортных токов, и на целых 84% ниже при приближении тока к критическому (см. Рис. 2.). Также показано, что после ввода тока, постепенный рост поля в центре галеты из многожильной ВТСП ленты оказался на 63% ниже, чем у обычной. Согласно оценкам, снизив ширину каждой ВТСП полоски до 0,6-0,9 мм, можно добиться того, что при прочих равных условиях экранирующее поле окажется на уровне обмоток из
Bi-2223 ленты первого поколения, чего вполне достаточно для задач ЯМР спектрометрии.
Рис. 2. Петля гистерезиса для обычного (вверху) и многожильного (внизу) ВТСП проводника
1. Yoshinori Yanagisawa, Yi Xu, Xinzhe Jin, Hideki Nakagome, and Hideaki Maeda, IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, 25, NO. 3, 6603705 (2015)