RU2556273C2 - Device to measure temperature parameters of superconductors - Google Patents

Device to measure temperature parameters of superconductors Download PDF

Info

Publication number
RU2556273C2
RU2556273C2 RU2013149131/28A RU2013149131A RU2556273C2 RU 2556273 C2 RU2556273 C2 RU 2556273C2 RU 2013149131/28 A RU2013149131/28 A RU 2013149131/28A RU 2013149131 A RU2013149131 A RU 2013149131A RU 2556273 C2 RU2556273 C2 RU 2556273C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
inductors
superconductors
cryoagent
superconductor
Prior art date
Application number
RU2013149131/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013149131A (en
Inventor
Арнольд Леонидович Бортнянский
Александр Михайлович Юдин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Акционерное общество "НИИЭФА им. Д.В. Ефремова" (АО "НИИЭФА")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом", Акционерное общество "НИИЭФА им. Д.В. Ефремова" (АО "НИИЭФА") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority to RU2013149131/28A priority Critical patent/RU2556273C2/en
Publication of RU2013149131A publication Critical patent/RU2013149131A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2556273C2 publication Critical patent/RU2556273C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: invention relates to devices for investigation of superconductors with the help of electric and magnetic means. Two inductance coils are installed in the device body. Axes of coils are aligned in parallel to each other and the surface of the sample placed between the coils. To reduce scattering field of the primary coil and to increase the value of signal fall during transition into superconducting condition, the inductance coils are made with a rectangular cross section and installed with a smaller side of a rectangle in parallel to the sample surface. A mechanism to adjust and fix the distance between the sample and the surface of the cryoagent provides for elimination of impact of convection vapours near the cryoagent surface. The device body is made of two halves. The sample of the superconductor is installed in the plane of the body joint to ensure accurate fixation of superconductor position relative to inductance coils and cryoagent surface.
EFFECT: invention makes it possible to ensure high accuracy of measurement of temperature parameters of superconductors.
5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к исследованию и анализу материалов с помощью электрических и магнитных средств и может быть использовано для определения физических свойств сверхпроводников.The invention relates to the study and analysis of materials using electrical and magnetic means and can be used to determine the physical properties of superconductors.

Известно, например, устройство для измерения свойств сверхпроводников, в частности критического тока сверхпроводников, включающее катушку индуктивности, средства для установки катушки индуктивности в непосредственной близости от сверхпроводника, электрические соединения, обеспечивающие прохождение через катушку переменного тока с низкой амплитудой, охлаждающие средства для поддержания сверхпроводника при заданной температуре, а также средства для измерения реактивного сопротивления катушки индуктивности (US Patent №5134360 «Apparatus and method for critical current measurements», filled Mar. 15, 1991, published Jul. 28, 1992, IPC: G01N 28/00). Известное устройство предназначено для измерения критического тока и не учитывает особенностей процесса измерения температурных параметров сверхпроводников.It is known, for example, a device for measuring the properties of superconductors, in particular the critical current of superconductors, including an inductor, means for installing an inductor in the immediate vicinity of the superconductor, electrical connections that allow low-amplitude AC current to pass through the coil, and cooling means for maintaining the superconductor at preset temperature, as well as means for measuring the reactance of an inductor (US Patent No. 5134360 "Apparatus and method for critical current measurements ”, filled Mar. 15, 1991, published Jul. 28, 1992, IPC: G01N 28/00). The known device is designed to measure critical current and does not take into account the features of the process of measuring the temperature parameters of superconductors.

Для измерения температурных параметров сверхпроводников, в частности критической температуры, используют в основном устройства, работа которых основана на эффекте Мейснера, который заключается в том, что при охлаждении сверхпроводника, находящегося во внешнем постоянном магнитном поле, в момент перехода в сверхпроводящее состояние магнитное поле полностью вытесняется из его объема. Этим сверхпроводник отличается от идеального проводника, у которого при падении сопротивления до нуля индукция магнитного поля в объеме должна сохраняться без изменения.To measure the temperature parameters of superconductors, in particular the critical temperature, they mainly use devices whose operation is based on the Meissner effect, which consists in the fact that when a superconductor in an external constant magnetic field is cooled, the magnetic field is completely displaced at the moment of transition to the superconducting state from its volume. This distinguishes a superconductor from an ideal conductor, in which, when the resistance drops to zero, the magnetic field induction in the volume must be preserved unchanged.

Основными элементами таких устройств являются расположенные на общей оси две катушки индуктивности, между которыми расположен диск, изготовленный из сверхпроводящего материала [«Measuring the Critical Temperature of YBCO using Meissner effect», Daniel Brown and Mihach Milliman, Department of Physics, Wabash College, Crawfordsville, IN 47933. Dated: December 10, 2008)].The main elements of such devices are two inductors located on a common axis, between which there is a disk made of superconducting material ["Measuring the Critical Temperature of YBCO using Meissner effect", Daniel Brown and Mihach Milliman, Department of Physics, Wabash College, Crawfordsville, IN 47933. Dated: December 10, 2008)].

Рассмотренное в указанной статье устройство позволяет определять температурные параметры сверхпроводников, в частности критическую температуру, при условии погружения в жидкий азот сверхпроводника вместе с катушками индуктивности. Резкие колебания температур катушек индуктивности - основных элементов передачи и фиксирования сигнала, определяющего критическую температуру сверхпроводника, являются источником больших погрешностей при измерениях. В соответствии с представленными в вышеуказанной статье данными точность измерений составляет Тс=90.6±2.2 K. Такая точность определения, в частности критической температуры, в ряде случаев является недостаточной.The device considered in this article allows one to determine the temperature parameters of superconductors, in particular, the critical temperature, provided that the superconductor is immersed in liquid nitrogen together with the inductors. The sharp temperature fluctuations of the inductors - the main elements of the transmission and fixation of the signal that determines the critical temperature of the superconductor, are a source of large measurement errors. In accordance with the data presented in the above article, the measurement accuracy is T c = 90.6 ± 2.2 K. Such a determination accuracy, in particular of the critical temperature, in some cases is insufficient.

Известно также аналогичное устройство для измерения критической температуры сверхпроводника [«Critical temperature measurement set up», J. Riley, M. Liepe, S. Rosen, CLASSE, Ithaca, NY 14853, U.S.A]. Известное устройство, также как и рассмотренное выше, включает две катушки индуктивности, установленные симметрично с зазором для размещения образца сверхпроводника, емкость с криоагентом и термодатчик. Катушки выполнены с круглым поперечным сечением и расположены на общей оси, перпендикулярной поверхности образца, параметры которого измеряют. Первичная катушка предназначена для подачи на нее напряжения звуковой частоты U1, при этом со второй катушки снимается регистрируемый сигнал (напряжение U2). Когда образец достигает сверхпроводящего состояния наблюдается резкое падение сигнала, поступающего со вторичной катушки. Из-за существования полей рассеяния, спада сигнала до нуля не происходит. Температура, соответствующая середине спада напряжения U2, является критической температурой образца, а температурный промежуток между максимальной и минимальной величинами напряжения U2 - это ширина сверхпроводящего перехода.A similar device for measuring the critical temperature of a superconductor is also known ["Critical temperature measurement set up", J. Riley, M. Liepe, S. Rosen, CLASSE, Ithaca, NY 14853, USA]. The known device, as well as the one discussed above, includes two inductors installed symmetrically with a gap to accommodate a sample of a superconductor, a container with a cryoagent and a temperature sensor. The coils are made with a circular cross section and are located on a common axis perpendicular to the surface of the sample, the parameters of which are measured. The primary coil is designed to supply audio voltage U 1 to it , while the recorded signal (voltage U 2 ) is removed from the second coil. When the sample reaches the superconducting state, a sharp drop in the signal coming from the secondary coil is observed. Due to the existence of scattering fields, the signal does not drop to zero. The temperature corresponding to the middle of the voltage drop U 2 is the critical temperature of the sample, and the temperature gap between the maximum and minimum values of voltage U 2 is the width of the superconducting transition.

Вследствие того, что катушки индуктивности расположены на одной оси, уровень сигнала U2 ограничивается величиной их взаимной индуктивности. Чем меньше величина U2, тем меньше отношение сигнал-шум. Кроме того, при таком расположении катушек индуктивности имеет место большая величина магнитного поля рассеяния, спад напряжения U2 в зоне сверхпроводящего перехода мал, а при использовании узких образцов спад напряжения U2 в зоне сверхпроводящего перехода дополнительно снижается. Все эти факторы отрицательно сказываются на точности измерений.Due to the fact that the inductors are located on the same axis, the signal level U 2 is limited by their mutual inductance. The smaller the value of U 2 , the lower the signal-to-noise ratio. In addition, with this arrangement of the inductors, a large magnitude of the scattering magnetic field takes place, the voltage drop U 2 in the zone of the superconducting transition is small, and when using narrow samples, the voltage drop U 2 in the zone of the superconducting transition is further reduced. All these factors negatively affect the accuracy of measurements.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для измерения температурных параметров сверхпроводников, пригодного для промышленного применения, повышение точности измерений температурных параметров сверхпроводников и расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности измерения температурных характеристик узких ленточных образцов сверхпроводников.The objective of the present invention is to provide a device for measuring the temperature parameters of superconductors suitable for industrial applications, improving the accuracy of measuring the temperature parameters of superconductors and expanding the functionality of the device by providing the ability to measure the temperature characteristics of narrow tape samples of superconductors.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для измерения температурных параметров сверхпроводников, включающем две катушки индуктивности, установленные симметрично в общем корпусе с зазором для размещения образца сверхпроводника, а также емкость с криоагентом и термодатчик, оси катушек индуктивности ориентированы параллельно друг другу и поверхности образца, катушки индуктивности выполнены с прямоугольным поперечным сечением и установлены меньшей стороной прямоугольника параллельно поверхности образца, а корпус выполнен из двух половин, с плоскостью разъема для размещения образца сверхпроводника, при этом устройство дополнительно снабжено механизмом регулировки и фиксации расстояния между образцом и поверхностью криоагента.The problem is solved due to the fact that in the device for measuring the temperature parameters of superconductors, including two inductors installed symmetrically in a common housing with a gap to accommodate a sample of the superconductor, as well as a capacitance with a cryoagent and a thermal sensor, the axes of the inductors are oriented parallel to each other and the surface of the sample, inductors are made with a rectangular cross section and are mounted on the smaller side of the rectangle parallel to the surface of the sample, and the housing made of two halves, with a plane of a connector for accommodating a sample of a superconductor, while the device is additionally equipped with a mechanism for adjusting and fixing the distance between the sample and the surface of the cryoagent.

Соотношение сторон прямоугольного сечения катушек индуктивности целесообразно выбирать в интервале от 2 до 4.The aspect ratio of the rectangular cross section of the inductors is advisable to choose in the range from 2 to 4.

Устройство дополнительно может содержать защитный экран, выполненный из материала с высокой магнитной проницаемостью, установленный в одной плоскости с образцом, примыкающий к образцу с обеих сторон.The device may additionally contain a protective screen made of a material with high magnetic permeability, mounted in the same plane with the sample, adjacent to the sample on both sides.

Устройство также может дополнительно содержать установленные в корпусе магнитные экраны, выполненные в форме разомкнутых цилиндрических поверхностей, п-образного поперечного сечения, установленные по наружным торцам катушек индуктивности со стороны, противоположной образцу, при этом расстояние между катушками индуктивности и защитными экранами 5÷10 мм, а между плоскостью размещения исследуемого образца и магнитными экранами не менее 5 мм.The device may also further comprise magnetic screens installed in the housing, made in the form of open cylindrical surfaces, a p-shaped cross section, mounted on the outer ends of the inductors from the side opposite to the sample, while the distance between the inductors and protective shields is 5 ÷ 10 mm, and between the plane of placement of the test sample and the magnetic screens of at least 5 mm.

Целесообразно, чтобы термодатчик был установлен в одной из половин корпуса с возможностью контакта с образцом.It is advisable that the temperature sensor was installed in one of the halves of the housing with the possibility of contact with the sample.

В предлагаемом устройстве для измерения температурных параметров сверхпроводников оси катушек индуктивности ориентированы параллельно друг другу и поверхности образца. Такое расположение катушек индуктивности и образца позволяет увеличить взаимоиндуктивность катушек, увеличить уровень сигнала U2 и отношение сигнал-шум. Точность измерения при этом будет повышена.In the proposed device for measuring the temperature parameters of superconductors, the axes of the inductors are oriented parallel to each other and to the surface of the sample. This arrangement of the inductors and the sample allows you to increase the mutual inductance of the coils, increase the signal level U 2 and the signal-to-noise ratio. The measurement accuracy will be increased.

Использование катушек индуктивности прямоугольного поперечного сечения и расположение катушек индуктивности меньшей стороной прямоугольного поперечного сечения параллельно поверхности образца позволяет уменьшить поле рассеяния первичной катушки и увеличить величину спада сигнала U2 при переходе в сверхпроводящее состояние.The use of inductance coils of rectangular cross section and the location of the inductors of the smaller side of the rectangular cross section parallel to the surface of the sample can reduce the scattering field of the primary coil and increase the decay value of the signal U 2 upon transition to the superconducting state.

Корпус устройства выполнен из двух половин, с плоскостью разъема для размещения образца сверхпроводника, что обеспечивает удобство и точность установки образца относительно катушек, жестко закрепленных в корпусе.The housing of the device is made of two halves, with a plane of the connector to accommodate the sample of the superconductor, which provides convenience and accuracy of installation of the sample relative to the coils, rigidly fixed in the housing.

Предлагаемое устройство снабжено механизмом регулировки и фиксации расстояния между образцом и поверхностью криоагента. Наличие такого механизма позволяет установить образец сверхпроводника строго параллельно поверхности криоагента и на расстоянии от поверхности криоагента, позволяющем обеспечить максимально возможную точность измерений. Если образец располагается слишком близко от поверхности криоагента или расстояние между образцом и поверхностью криоагента неравномерно (в частном конкретном случае это минимальное расстояние составляло 25 мм), наблюдается сильное искажение кривой сверхпроводящего перехода. Это объясняется тем, что образец то переходит в сверхпроводящее состояние, то возвращается в нормальное состояние вследствие влияния сильных конвекционных потоков паров криоагента, в частности жидкого азота, вблизи его поверхности. В экспериментальном образце устройства, выполненного в соответствии с предлагаемым изобретением, был использован скользящий по штанге цанговый механизм.The proposed device is equipped with a mechanism for adjusting and fixing the distance between the sample and the surface of the cryoagent. The presence of such a mechanism makes it possible to establish a superconductor specimen strictly parallel to the surface of the cryoagent and at a distance from the surface of the cryoagent, which allows for the highest possible measurement accuracy. If the sample is located too close to the surface of the cryoagent or the distance between the sample and the surface of the cryoagent is uneven (in the particular case, this minimum distance was 25 mm), a strong distortion of the superconducting transition curve is observed. This is due to the fact that the sample either passes into the superconducting state, or returns to its normal state due to the influence of strong convection flows of the cryoagent vapor, in particular liquid nitrogen, near its surface. In the experimental sample of the device made in accordance with the invention, a collet mechanism sliding on the rod was used.

Если образец расположен слишком далеко от поверхности криоагента необоснованно увеличивается время измерения, что неприемлемо в условиях промышленного применения.If the sample is located too far from the surface of the cryoagent, the measurement time unreasonably increases, which is unacceptable in industrial applications.

Соотношение сторон прямоугольного сечения катушек индуктивности в интервале от 2 до 4 обеспечивает минимальное поле рассеяния первичной катушки.The aspect ratio of the rectangular cross section of the inductors in the range from 2 to 4 provides the minimum scattering field of the primary coil.

Защитный экран, выполненный из материала с высокой магнитной проницаемостью, установленный в корпусе в одной плоскости с образцом, примыкающий к образцу с обеих сторон шириной не менее ширины образца, обеспечивает экранирование поля рассеяния первичной катушки. При ширине экрана меньше чем ширина образца поле рассеяния первичной катушки экранируется недостаточно для получения значительной величины спада сигнала U2 при переходе в сверхпроводящее состояние.A protective shield made of a material with high magnetic permeability, mounted in the housing in the same plane as the sample, adjacent to the sample on both sides with a width of at least the width of the sample, provides shielding of the scattering field of the primary coil. When the screen width is less than the width of the sample, the scattering field of the primary coil is not sufficiently screened to obtain a significant value of the signal U 2 decay upon transition to the superconducting state.

Устройство может дополнительно содержать магнитные экраны в форме разомкнутых цилиндрических поверхностей, п-образного поперечного сечения, установленные по наружным торцам катушек индуктивности со стороны, противоположной образцу, при этом оптимальные расстояния между катушками индуктивности и защитными экранами 5÷10 мм, а между плоскостью размещения исследуемого образца и магнитными экранами не менее 5 мм. Благодаря наличию таких экранов обеспечивается более полное экранирование поля рассеяния первичной катушки индуктивности. Указанные расстояния позволяют одновременно исключить влияние экранов на параметры катушек и максимальное экранирование поля рассеяния первичной катушки.The device may additionally contain magnetic screens in the form of open cylindrical surfaces, p-shaped cross section installed on the outer ends of the inductors from the side opposite to the sample, while the optimal distance between the inductors and protective shields is 5 ÷ 10 mm, and between the plane of placement of the investigated sample and magnetic screens of at least 5 mm. Thanks to the presence of such screens, a more complete screening of the scattering field of the primary inductor is provided. The indicated distances make it possible to simultaneously exclude the influence of the screens on the parameters of the coils and the maximum screening of the scattering field of the primary coil.

Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

Фиг.1 - схема расположения катушек индуктивности;Figure 1 - arrangement of inductors;

Фиг.2 - схема расположения катушек индуктивности и магнитных экранов;Figure 2 - arrangement of inductors and magnetic shields;

Фиг.3 - конструкция устройства для измерения температурных параметров сверхпроводников;Figure 3 - design of a device for measuring the temperature parameters of superconductors;

Фиг.4 - зависимость сигнала вторичной катушки индуктивности от температуры образца;Figure 4 - dependence of the signal of the secondary inductor on the temperature of the sample;

Фиг.5 - зависимость сигнала вторичной катушки индуктивности от температуры образца при воздействии на образец конвекционных потоков паров криоагента.Figure 5 - dependence of the signal of the secondary inductor on the temperature of the sample when exposed to the sample convection flows of cryogenic vapor.

Устройство содержит две катушки индуктивности 1 и 2, установленные симметрично относительно образца сверхпроводника 3. Устройство также содержит емкость с криоагентом (не показана). Кроме того, устройство снабжено защитным экраном 4, выполненным из материала с высокой магнитной проницаемостью и установленным в одной плоскости с образцом. Экран примыкает к образцу с обеих сторон. В общем случае ширина экрана не должна быть меньше ширины образца. В частности, при ширине образца 4 мм, ширина экрана с каждой стороны образца была выбрана равной 7 мм, при ширине образца 10 мм - ширина экрана с каждой стороны образца была выбрана равной 4 мм.The device contains two inductors 1 and 2, mounted symmetrically relative to the sample of the superconductor 3. The device also contains a capacitance with a cryoagent (not shown). In addition, the device is equipped with a protective screen 4 made of a material with high magnetic permeability and installed in the same plane with the sample. The screen is adjacent to the sample on both sides. In general, the screen width should not be less than the width of the sample. In particular, when the width of the sample was 4 mm, the width of the screen on each side of the sample was chosen equal to 7 mm, and when the width of the sample was 10 mm, the width of the screen on each side of the sample was chosen equal to 4 mm.

Устройство также может быть дополнительно снабжено п-образными защитными экранами 5, которые установлены по наружным торцам катушек индуктивности со стороны, противоположной образцу.The device can also be additionally equipped with p-shaped protective shields 5, which are installed on the outer ends of the inductors from the side opposite to the sample.

Катушки индуктивности и экраны установлены в общем корпусе, состоящем из двух половин 6 и 7, в котором предусмотрены штыри 8 и отверстия 9 для соединения и жесткой четкой фиксации частей корпуса, при этом плоскость разъема половин корпуса предназначена для установки образца сверхпроводника.Inductors and shields are installed in a common case consisting of two halves 6 and 7, in which pins 8 and holes 9 are provided for connecting and rigidly clearly fixing parts of the case, while the plane of the connector of the halves of the case is designed to install a sample of the superconductor.

В одной из половин корпуса устройства установлен датчик температуры 10 с возможностью контакта с поверхностью образца сверхпроводника. Устройство для измерения температурных параметров сверхпроводников было опробовано для определения критической температуры образцов сверхпроводников на подложках из сплава «hastelloy» и на подложках из сплава Ni-W. На подложках были нанесены буферные слои из Y2O3 и CeO2. На буферные слои был нанесен слой высокотемпературного сверхпроводника YBa2Cu3O7. Размеры образцов 10×40 мм и 4×40 мм. Толщина подложек составляла 100 мкм. Катушки индуктивности 1 и 2 были установлены в разъемном корпусе, состоящем из двух половин 6 и 7. Образец сверхпроводника 3 был установлен в плоскости разъема (приклеен) к половине 7 корпуса. Датчик температуры 10 был закреплен в одной из частей корпуса с обеспечением контакта с поверхностью образца. Части корпуса были соединены с помощью штырей 8, которые вставлялись в отверстия 9. Устройство для измерения температурных параметров сверхпроводников было установлено на расстоянии 5 см над поверхностью жидкого азота.In one of the halves of the device’s body, a temperature sensor 10 is installed with the possibility of contact with the surface of the superconductor sample. A device for measuring the temperature parameters of superconductors was tested to determine the critical temperature of superconducting samples on hastelloy substrates and on Ni-W alloy substrates. Buffer layers of Y 2 O 3 and CeO 2 were deposited on the substrates. A layer of a high-temperature superconductor YBa 2 Cu 3 O 7 was deposited on the buffer layers. Sizes of the samples are 10 × 40 mm and 4 × 40 mm. The thickness of the substrates was 100 μm. Inductors 1 and 2 were installed in a split housing consisting of two halves 6 and 7. A sample of superconductor 3 was mounted in the plane of the connector (glued) to half 7 of the housing. The temperature sensor 10 was fixed in one of the parts of the housing to ensure contact with the surface of the sample. Parts of the case were connected using pins 8, which were inserted into holes 9. A device for measuring the temperature parameters of superconductors was installed at a distance of 5 cm above the surface of liquid nitrogen.

На первичную катушку подавали переменное напряжение звуковой частоты 2 кГц, 50 мВ, а со вторичной катушки в процессе остывания образца 3 сигнал подавали на резонансный усилитель, соединенный с измерительным прибором. Когда образец достигал сверхпроводящего состояния, уровень сигнала со вторичной катушки резко падал. Как правило, из-за существования полей рассеяния спад сигнала не достигает нулевого значения. Температура, соответствующая середине спада сигнала - критическая температура, а температурный промежуток между максимальной и минимальной величинами сигнала - это ширина перехода.An alternating voltage of sound frequency of 2 kHz, 50 mV was applied to the primary coil, and from the secondary coil during the cooling of sample 3, the signal was applied to a resonant amplifier connected to the measuring device. When the sample reached the superconducting state, the signal level from the secondary coil dropped sharply. As a rule, due to the existence of scattering fields, the decay of the signal does not reach zero. The temperature corresponding to the middle of the signal drop is the critical temperature, and the temperature gap between the maximum and minimum values of the signal is the transition width.

На основании анализа зависимости сигнала вторичной катушки индуктивности от температуры образца, см. Фиг.4, можно сделать вывод, что ширина перехода в сверхпроводящее состояние находится в пределах 89,0-92,0 K, а критическая температура 90,6 K.Based on the analysis of the dependence of the signal of the secondary inductor on the temperature of the sample, see Figure 4, we can conclude that the width of the transition to the superconducting state is in the range 89.0-92.0 K, and the critical temperature is 90.6 K.

На основании анализа данных Фиг.5 видно, что в диапазоне температур от 100 K до 92 K образец начал переходить в сверхпроводящее состояние, но при температуре 90 K вернулся в нормальное состояние, а затем снова в диапазоне температур от 90 до 82 K начал переходить в сверхпроводящее состояние, что обусловлено конвекционными потоками паров азота.Based on the analysis of the data of Fig. 5, it can be seen that in the temperature range from 100 K to 92 K the sample began to transition to the superconducting state, but at a temperature of 90 K it returned to its normal state, and then again in the temperature range from 90 to 82 K it began to go into superconducting state due to convection flows of nitrogen vapor.

Предлагаемое устройство может быть использовано в процессе отработки технологии и промышленного производства сверхпроводников, т.к. позволяет обеспечить одновременно оперативный контроль и высокую точность измерений температурных параметров различных типов сверхпроводников.The proposed device can be used in the process of testing technology and industrial production of superconductors, because Allows for simultaneous operational control and high accuracy in measuring the temperature parameters of various types of superconductors.

Claims (5)

1. Устройство для измерения температурных параметров сверхпроводников, включающее две катушки индуктивности, установленные симметрично в общем корпусе с зазором для размещения образца сверхпроводника, емкость с криоагентом и термодатчик, отличающееся тем, что оси катушек индуктивности ориентированы параллельно друг другу и поверхности образца, катушки индуктивности выполнены с прямоугольным поперечным сечением и установлены меньшей стороной прямоугольника параллельно поверхности образца, а корпус выполнен из двух половин, с плоскостью разъема для размещения образца сверхпроводника, при этом устройство дополнительно снабжено механизмом регулировки и фиксации расстояния между образцом и поверхностью криоагента.1. A device for measuring the temperature parameters of superconductors, including two inductors installed symmetrically in a common housing with a gap to accommodate a sample of a superconductor, a capacitor with a cryoagent and a temperature sensor, characterized in that the axis of the inductors are oriented parallel to each other and the surface of the sample, the inductors are made with a rectangular cross section and are installed on the smaller side of the rectangle parallel to the surface of the sample, and the body is made of two halves, with a flat the connector to accommodate a sample of a superconductor, while the device is additionally equipped with a mechanism for adjusting and fixing the distance between the sample and the surface of the cryoagent. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соотношение сторон прямоугольного сечения катушек индуктивности выбирают в интервале от 2 до 4.2. The device according to claim 1, characterized in that the aspect ratio of the rectangular cross section of the inductors is selected in the range from 2 to 4. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит установленный в корпусе защитный экран, выполненный из материала с высокой магнитной проницаемостью, установленный в одной плоскости с образцом, примыкающий к образцу с обеих сторон.3. The device according to claim 1, characterized in that it further comprises a protective shield installed in the housing, made of a material with high magnetic permeability, mounted in the same plane with the sample adjacent to the sample on both sides. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит установленные в корпусе магнитные экраны, выполненные в форме разомкнутых цилиндрических поверхностей, п-образного поперечного сечения, установленные по наружным торцам катушек индуктивности со стороны, противоположной образцу, при этом расстояние между катушками индуктивности и защитными экранами 5÷10 мм, а между плоскостью размещения исследуемого образца и магнитными экранами не менее 5 мм.4. The device according to claim 1, characterized in that it further comprises magnetic screens installed in the housing, made in the form of open cylindrical surfaces, p-shaped cross-section, installed on the outer ends of the inductors from the side opposite to the sample, while the distance between the coils inductance and protective shields 5 ÷ 10 mm, and between the plane of placement of the test sample and magnetic shields at least 5 mm. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что термодатчик установлен в одной из половин корпуса с возможностью контакта с образцом. 5. The device according to claim 1, characterized in that the temperature sensor is installed in one of the halves of the housing with the possibility of contact with the sample.
RU2013149131/28A 2013-11-05 2013-11-05 Device to measure temperature parameters of superconductors RU2556273C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013149131/28A RU2556273C2 (en) 2013-11-05 2013-11-05 Device to measure temperature parameters of superconductors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013149131/28A RU2556273C2 (en) 2013-11-05 2013-11-05 Device to measure temperature parameters of superconductors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013149131A RU2013149131A (en) 2015-05-10
RU2556273C2 true RU2556273C2 (en) 2015-07-10

Family

ID=53283479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013149131/28A RU2556273C2 (en) 2013-11-05 2013-11-05 Device to measure temperature parameters of superconductors

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2556273C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2628452C1 (en) * 2016-07-07 2017-08-16 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Device for determining parameters of tape superconductors

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU129634U1 (en) * 2012-12-19 2013-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ИГУ") TEMPERATURE SENSOR ON AMORPHIC METAL TAPE

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU129634U1 (en) * 2012-12-19 2013-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ИГУ") TEMPERATURE SENSOR ON AMORPHIC METAL TAPE

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Critical temperature measurement setup" //J. Riley и др.//NY 14853 USA. "Measuring the Critical Temperature of YBCO using the Meissner Effect" //Daniel Brown и др.// 10.12.2008. *
"Superconductivity: measuring critical temperatures and the flux quantum." //Johan C. Smith// 10.06.2011. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2628452C1 (en) * 2016-07-07 2017-08-16 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Device for determining parameters of tape superconductors
WO2018009102A1 (en) * 2016-07-07 2018-01-11 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Device for determining the parameters of strip-type superconductors
CN109716120A (en) * 2016-07-07 2019-05-03 俄罗斯联邦诺萨顿国家原子能公司 For determining the device of the parameter of a formula superconductor
EP3483597A4 (en) * 2016-07-07 2020-02-26 State Atomic Energy Corporation "Rosatom" on Behalf of The Russian Federation Device for determining the parameters of strip-type superconductors
US10768134B2 (en) 2016-07-07 2020-09-08 State Atomic Energy Corporation “Rosatom” On Behalf Of The Russian Federation Device for determining the parameters of strip-type superconductors

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013149131A (en) 2015-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kornack et al. A low-noise ferrite magnetic shield
US7755351B2 (en) Method and apparatus for detecting inconsistencies in fiber reinforced resin parts using eddy currents
Ulmer et al. The quality factor of a superconducting rf resonator in a magnetic field
Weickert et al. Implementation of specific-heat and NMR experiments in the 1500 ms long-pulse magnet at the Hochfeld-Magnetlabor Dresden
Buzio Fabrication and calibration of search coils
US10775456B2 (en) NMR probe
CN108152766A (en) A kind of superconducting tape magnetizing assembly
Yang et al. Improved measurement of the low-frequency complex permeability of ferrite annulus for low-noise magnetic shielding
US20130134964A1 (en) Coil comprising a winding comprising a multi-axial cable
Claassen et al. Optimizing the two-coil mutual inductance measurement of the superconducting penetration depth in thin films
RU2556273C2 (en) Device to measure temperature parameters of superconductors
Hatsukade et al. Mobile cryocooler-based SQUID NDE system utilizing active magnetic shielding
Bobowski Using split-ring resonators to measure the electromagnetic properties of materials: An experiment for senior physics undergraduates
Yu et al. Intrinsic noise in magnetic film/planar coil sensors
Shen et al. Noncontact measurement of complex permittivity based on the principle of mid-range wireless power transfer
Ebrahimi et al. Superconducting radio-frequency resonator in magnetic fields up to 6 T
Lehmann-Horn et al. Monolithic MACS micro resonators
Hwang et al. Evaluation of cancellation coil for precision magnetic measurements with strong prepolarization field inside shielded environment
EP3483597B1 (en) System for determining the parameters of strip-type superconductors
Aurino et al. Discrete model analysis of the critical current-density measurements in superconducting thin films by a single-coil inductive method
US20200200841A1 (en) Method for evaluating the electrical properties of a hts superconductor
Rojas-Moreno et al. Self-integrating inductive loop for measuring high frequency pulses
Lepaisant et al. Noise current measurements and signal‐to‐noise improvement in low‐temperature, low‐frequency nuclear‐magnetic‐resonance experiments
Bush Measurement techniques for permeability, permittivity and EMI shielding: a review
JP4631831B2 (en) Permeability measuring device and permeability measuring method using the same