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一種用Campbell法測量超導(dǎo)體電流密度的裝置制造方法

文檔序號(hào):6221662閱讀:281來源:國知局
一種用Campbell法測量超導(dǎo)體電流密度的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用Campbell法測量超導(dǎo)體電流密度的裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案要點(diǎn)為:一種用Campbell法測量超導(dǎo)體電流密度的裝置,主要由探測設(shè)備和輸出信號(hào)處理保存設(shè)備構(gòu)成,探測設(shè)備包括檢測線圈和參比線圈,輸出信號(hào)處理保存設(shè)備包括調(diào)諧電路、電壓表和計(jì)算機(jī),該計(jì)算機(jī)裝有輔助測量和控制系統(tǒng),用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析,所述的檢測線圈和參比線圈中形成的電信號(hào)經(jīng)過外接的調(diào)諧電路將調(diào)制的信號(hào)發(fā)送到電壓表和計(jì)算機(jī)。本發(fā)明用電壓來表征線圈內(nèi)的磁通變化從而來確定超導(dǎo)體的磁場穿透深度,對(duì)磁場穿透深度與磁感應(yīng)強(qiáng)度關(guān)系求其斜率得到超導(dǎo)臨界電流密度,雙線圈檢測樣品作用的有效信號(hào),準(zhǔn)確可靠,把Campbell磁測量電流理論用可實(shí)施的測量工具來實(shí)現(xiàn)。
【專利說明】—種用Campbel I法測量超導(dǎo)體電流密度的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超導(dǎo)電性測量【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種用Campbell法測量超導(dǎo)體電流密度的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]超導(dǎo)電性的研究屬于一種發(fā)展中的學(xué)科,在超導(dǎo)材料的特性研究、性能測量領(lǐng)域還不成熟,臨界電流特性是超導(dǎo)材料的基本特性之一,臨界電流規(guī)律是超導(dǎo)應(yīng)用的重要參量,也是衡量超導(dǎo)材料質(zhì)量的主要技術(shù)指標(biāo),研究其測量手段不僅可以進(jìn)一步研究材料自身特性,還能為超導(dǎo)材料的應(yīng)用與開發(fā)服務(wù)。例如高溫超導(dǎo)電纜輸電的主體是高溫超導(dǎo)帶材,影響高溫超導(dǎo)電纜中高溫超導(dǎo)帶材臨界電流Ic大小的直接原因是溫度和磁場強(qiáng)度,其它因素通過這兩個(gè)變量間接地影響超導(dǎo)帶材的臨界狀態(tài),如導(dǎo)體內(nèi)的應(yīng)力、導(dǎo)管內(nèi)液氮的壓力或者流量、超導(dǎo)帶材間電流分布的均衡性以及超導(dǎo)帶材上的電壓等。
[0003]電輸運(yùn)法和磁測量法是測量臨界電流密度較為廣泛使用的兩大類方法:四引線法是測量超導(dǎo)體的臨界電流密度最通用的電測量方法,也可以稱為傳輸電流法或阻尼法;直流磁化法的測試中常采用超導(dǎo)量子磁力儀(SQUID measurement)測量樣品的直流磁化,實(shí)驗(yàn)中通常測量樣品的磁滯回線,采用一維近似和畢恩模型計(jì)算樣品中的臨界電流密度;交流磁化法通過測定交流磁化系數(shù)估算出臨界電流密度的大小。Campbell法測試超導(dǎo)體臨界電流密度的方法是,把超導(dǎo)體放入直流和交流疊加的外磁場中,通過測量超導(dǎo)體磁場穿透深度與外磁場交流量的關(guān)系,通過計(jì)算其斜率來得到超導(dǎo)體的臨界電流密度。另外,通過Campbell所得結(jié)果能得到其它方法不能得到的一些結(jié)果,例如區(qū)域電流和整體電流,釘扎類型和位置等信息。因此能夠精確測量磁場穿透深度和變化磁場關(guān)系成為Campbell法的關(guān)鍵,目前國外少數(shù)幾個(gè)課題組從事這一測量方法的研究,國內(nèi)的課題研究還在初始階段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種用Campbell法測量超導(dǎo)體電流密度的裝置,該裝置應(yīng)用于PPMS設(shè)備上,在PPMS設(shè)備提供的工作環(huán)境下,用設(shè)計(jì)的雙線圈系統(tǒng)來探測超導(dǎo)體的磁場穿透深度,進(jìn)而計(jì)算超導(dǎo)體的臨界電流密度。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種用Campbell法測量超導(dǎo)體電流密度的裝置,其特征在于主要由探測設(shè)備和輸出信號(hào)處理保存設(shè)備構(gòu)成,所述的探測設(shè)備包括兩個(gè)相同的線圈,兩個(gè)相同的線圈分別為檢測線圈和參比線圈,所述的輸出信號(hào)處理保存設(shè)備包括調(diào)諧電路、電壓表和計(jì)算機(jī),該計(jì)算機(jī)裝有輔助測量和控制系統(tǒng),用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析,所述的檢測線圈和參比線圈中形成的電信號(hào)經(jīng)過外接的調(diào)諧電路將調(diào)制的信號(hào)發(fā)送到電壓表和計(jì)算機(jī)。
[0006]本發(fā)明的工作原理為:由PPMS設(shè)備提供的的外加直流磁場和交流磁場均勻分布在工作區(qū)內(nèi),分別穿過參比線圈和檢測線圈,由于超導(dǎo)體在磁場中有規(guī)律運(yùn)動(dòng)以及交流磁場作用,在超導(dǎo)體中形成了感應(yīng)電流,感應(yīng)電流的存在又形成一定的抗磁性,這些電流信號(hào)形成的穿過檢測線圈區(qū)域的磁場變化,由電磁感應(yīng)作用,在檢測線圈中就形成電壓,經(jīng)過外接信號(hào)放大系統(tǒng)這些在超導(dǎo)體中形成的感應(yīng)信號(hào)能夠被外接的電壓表表征。同時(shí),由于交流磁場的作用就能在線圈中形成感應(yīng)作用,因此在檢測線圈中檢測的電壓還包括交流電流作用的成分,設(shè)計(jì)的參比線圈就是能夠檢測這部分由于交流信號(hào)形成的電壓作用。超導(dǎo)體的有效信號(hào)應(yīng)該是檢測線圈的信號(hào)扣除參比線圈的交流磁場的信號(hào),在檢測線圈外接的控制調(diào)諧電路上接上計(jì)算機(jī)輔助測量與控制(CAMAC)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析。主要理論依據(jù)如下:
磁場穿透深度與外磁場關(guān)系滿足:
【權(quán)利要求】
1.一種用Campbell法測量超導(dǎo)體電流密度的裝置,其特征在于主要由探測設(shè)備和輸出信號(hào)處理保存設(shè)備構(gòu)成,所述的探測設(shè)備包括兩個(gè)相同的線圈,兩個(gè)相同的線圈分別為檢測線圈和參比線圈,所述的輸出信號(hào)處理保存設(shè)備包括調(diào)諧電路、電壓表和計(jì)算機(jī),該計(jì)算機(jī)裝有輔助測量和控制系統(tǒng),用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析,所述的檢測線圈和參比線圈中形成的電信號(hào)經(jīng)過外接的調(diào)諧電路將調(diào)制的信號(hào)發(fā)送到電壓表和計(jì)算機(jī)。
【文檔編號(hào)】G01R19/08GK103926454SQ201410107778
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】劉志勇, 唐亞楠, 楚莊, 黎文峰, 張娜 申請(qǐng)人:河南師范大學(xué)
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