Закрепление флюса

Закрепление потока — это явление, которое возникает, когда вихрям потока в сверхпроводнике II типа препятствуют перемещению внутри объема сверхпроводника, так что линии магнитного поля «прикрепляются» к этим местам. ^[1] Сверхпроводник должен быть сверхпроводником второго рода, поскольку сверхпроводники первого рода непроницаемы для магнитных полей . ^[2] Некоторые сверхпроводники типа I могут испытывать эффект закрепления потока, если они достаточно тонкие. Если толщина материала сравнима с глубиной проникновения по Лондону , магнитное поле может пройти сквозь материал. Акт магнитного проникновения делает возможным фиксацию магнитного потока. В более высоких магнитных полях (выше нижнего критического поля $H c,1$ , но ниже верхнего критического поля $H c,2$ ) сверхпроводник позволяет магнитному потоку проникать в квантованные пакеты, окруженные вихрем сверхпроводящего тока (см. Квантовый вихрь ). Эти места проникновения известны как магнитные трубки . Число трубок потока на единицу площади пропорционально магнитному полю с константой пропорциональности, равной кванту магнитного потока . На простом диске диаметром 76 миллиметров и толщиной 1 микрометр, рядом с магнитным полем 28 кА/м, находится примерно 100 миллиардов трубок магнитного потока, которые удерживают вес сверхпроводника в 70 000 раз больше. При более низких температурах трубки с магнитным потоком закреплены на месте и не могут двигаться. Это крепление удерживает сверхпроводник на месте, позволяя ему левитировать. Это явление тесно связано с Эффект Мейсснера , хотя и с одним важным отличием — эффект Мейснера экранирует сверхпроводник от всех магнитных полей, вызывающих отталкивание, в отличие от закрепленного состояния сверхпроводникового диска, который закрепляет поток, и сверхпроводника на месте.

Важность

Закрепление потока желательно в высокотемпературных керамических сверхпроводниках, чтобы предотвратить «ползучесть потока», которая может создать псевдосопротивление и снизить как критическую плотность тока , так и критическое поле.

Деградация свойств высокотемпературных сверхпроводников из-за ползучести потока является ограничивающим фактором в использовании этих сверхпроводников. Магнитометры СКВИДа страдают от снижения точности в определенном диапазоне приложенного поля из-за ползучести потока в сверхпроводящем магните, используемом для смещения образца, а максимальная напряженность поля высокотемпературных сверхпроводящих магнитов резко снижается из-за депрессии критического поля.

Возможные применения

Ценность закрепления флюса проявляется во многих реализациях, таких как лифты, соединения без трения и транспортировка. Чем тоньше сверхпроводящий слой, тем сильнее происходит пиннинг при воздействии магнитных полей. Поскольку сверхпроводник закреплен над магнитом вдали от любых поверхностей, существует вероятность образования соединения без трения. Транспорт — еще одна область, в которой технология фиксации флюса может произвести революцию и реформироваться. MagSurf был разработан Парижским университетом Дидро с использованием закрепления магнитного потока для создания эффекта, напоминающего ховерборд , который может транспортировать человека, демонстрируя полезность этой технологии. ^[3]^[4] Федеральный университет Рио-де-Жанейро также разрабатывает систему MagLev на основе фиксации магнитного потока под названием Maglev Cobra , которая имеет меньший форм-фактор, чем существующие городские железнодорожные системы. Также были проведены некоторые исследования по использованию эффекта закрепления потока для изоляции вибраций микроустройств. Способность фиксировать сверхпроводник в пространстве можно использовать в качестве демпфирующего устройства наподобие пружины. Эта идея была предложена для изоляции вибраций деталей спутников.

См. также

Ссылки

^ «Флюс-пиннинг в действии» . Мир физики . 21 октября 2011 года . Проверено 15 февраля 2022 г.
^ Розен, Дж., доктор философии, и Куинн, Л. (nd). Сверхпроводимость. В К. Каллене, докторе философии. (Ред.), Энциклопедия физических наук. Получено из Science Online. база данных.
^ Le Mag Surf (Университет Париж-Дидро) - опубликовано 6 октября 2011 г.: http://www.univ-paris-diderot.fr/sc/site.php?bc=recherche&np=pageActu&ref=3658
^ Новости PBS, 30 октября 2013 г.: http://www.mpq.univ-paris-diderot.fr/spip.php?article1709

Другие источники

Будущая наука: введение в высокотемпературные сверхпроводники.
Учебник American Magnetics по исключению магнитного поля и закреплению потока в сверхпроводниках.
Документация Cern Lhc Стабильность сверхпроводников.
Закрепление флюсом Bi ₂ Sr ₂ CaCu ₂ O _{(8 + Delta)} высокотемпературных _c сверхпроводящих лент (Sr,Ca) ₁₄ Cu ₂₄ O _{(41 + Delta)} и Sr ₂ CaAl ₂ O ₆ с использованием дефектов (Т. Хауган; и др.) al. Управление силовых установок ВВС Огайо, октябрь 2003 г.).
Сверхпроводящая магнитная левитация (MagLev) на магнитной дорожке. Физический колледж Итаки, демонстрация эффекта Мейсснера и закрепления потока.

[1] «Флюс-пиннинг в действии» . Мир физики . 21 октября 2011 года . Проверено 15 февраля 2022 г.

[2] Розен, Дж., доктор философии, и Куинн, Л. (nd). Сверхпроводимость. В К. Каллене, докторе философии. (Ред.), Энциклопедия физических наук. Получено из Science Online. база данных.

[3] Le Mag Surf (Университет Париж-Дидро) - опубликовано 6 октября 2011 г.: http://www.univ-paris-diderot.fr/sc/site.php?bc=recherche&np=pageActu&ref=3658

[4] Новости PBS, 30 октября 2013 г.: http://www.mpq.univ-paris-diderot.fr/spip.php?article1709

[1]

[2]

[3]

[4]