Magnetosken, meranie zachyteného

magnetického poľa a levitačnej sily

YBCO supravodičov

Doktorandský seminár

24.6.2009

Doktorand: Školiteľ:

Mgr. Daniela Volochová Ing. Pavel Diko, DrSc.

Ústav Experimentálnej Fyziky SAV v Košiciach

Laboratórium materiálovej fyziky

Obsah

Úvod

YBCO masívne supravodiče

Meranie zachyteného magnetického

poľa

Magnetosken

Meranie levitačnej sily

Úvod

Supravodivosť – praktické aplikácie

Vodiče

Vysoká kritická teplota TC

Vysoká kritická prúdová hustota JC

Supravodivé permanentné magnety (SPM)

Vysoká kritická teplota TC

Vysoká kritická prúdová hustota JC

Vysoké zachytené magnetické pole B

Temperature

Ma

gn

etic fie

ld

Hc1 ≈ 0.02 T

Hc2 ≈ 140 T

Mixed state

Meissner state

Normal conductor

Tc

MixedMeissner

Superconducting

YBa2Cu3O7 (Y123, YBCO)

Supravodič druhého typu, Tc = 91 K

Magnetic flux lines (MFL)

N

N

NN

N

YBCO masívne supravodiče

N

Normal

Top-seeded melt-growth (TSMG) process

a

c211 + L

Po kryštalizácii: tetragonálna nesupravodivá YBa2Cu3O6.5

tetragonal

10 m

Po oxidácii pri 400 °C ortorombická supravodivá YBa2Cu3O7 (Tc 91K)

Y2BaCuO5 (211) nesupravodivé častice

YBa2Cu3Ox = Y2BaCuO5 + L

Peritektická reakcia pri 1015 °C, vzduch

YBCO supravodivé permanentné magnety

B Jc D

Jc V211/d211

Bmax 1.5 T, 77 K D = 45mm 17 T, 30 K

77 K, Jc 103 - 104 A/cm2 ,77 K, Tenké vrstvy Jc 105-6 A/cm2

B - trapped field D - sample diameter

Jc - critical current density

V211 - volume fraction of 211 d211 - size of 211

Murakami et al., 1992

Meranie zachyteného

magnetického poľa

ZÁKLADNÁ CHARAKTERISTIKA

Štandardná metóda kontroly kvality masívnychYBCO supravodičov

Povrch vzorky je skenovaný Hallovou sondou

MOTIVÁCIA

Profil zachyteného magnetického poľa

Maximálna hodnota zachytenéhomagnetického poľa B

max

VÝHODA

Nedeštruktívna metóda

Meranie zachytenéhomagnetického poľa

PRINCÍP

vzorka

vzorka + homogénne MP

vzorka ochladená v kvapalnom dusíku

vzorka – homogénne MP

skenovanie povrchu vzorky Hallovou sondou

Hallovo napätie priamo úmerné magnetickejindukcii zachyteného MP

profil zachyteného MP + Bmax

Meranie zachytenéhomagnetického poľa

PRÍKLADProfil zachyteného magnetického poľa s B

max = 570 mT

d = 18mm, h = 12,5mm, B = 2 T, 77KŠefčíková, 2006

ZÁKLADNÁ CHARAKTERISTIKA

Modifikácia metódy skenovania Hallovousondou (HS)

Vzorka je magnetizovaná lokálne malýmpermanentným magnetom, ktorý je počasskenovania fixovaný v blízkosti HS

MOTIVÁCIA

Detekcia nehomogenít masívnych VTS

Lokálne zmeny JC

masívnych VTS

VÝHODA

Nedeštruktívna metóda

Magnetosken

Magnetosken

PRINCÍP

PM, ktorý sa pohybuje spolu s HS tesne nad povrchom vzorky →

lokálne tieniace prúdy → MP → zaznamenané HS → zisťujeme

lokálne rozdiely v Jc → nehomogenity a defekty materiálu

Zehetmayer, Eisterer, Weber, 2006 Eisterer, Haindl, Wojcik, Weber, 2003

Magnetosken

EXPERIMENTÁLNA

ZOSTAVA

Eisterer, Haindl, Wojcik, Weber, 2003

PRÍKLAD

NESPA skript, 2008

Meranie levitačnej sily

STABILNÁ LEVITÁCIA / SUSPENZIA – unikátna vlastnosť supravodičov so silným piningom

permanentný magnet

YBCO masívnysupravodič

Meissnerovstav

Zmiešaný stav

Levitácia Suspenzia

silný pining

vysoká levitačná sila

ZÁKLADNÁ CHARAKTERISTIKA

Pomerne rýchla, nedeštruktívna a relatívnejednoduchá metóda kontroly kvality veľkýchobjemových VTS

MOTIVÁCIA

Veľkosť levitačnej sily

PRINCÍP

Meriame silu, ktorá sa objaví pri približovaníPM k supravodivej vzorke

Meranie levitačnej sily

EXPERIMENTÁLNA ZOSTAVA

VÝSLEDOK

Grafická závislosť veľkosti levitačnej silyna vzdialenosti PMod vzorky

Senzor sily

PM

YBCO vzorka v

LN2

Meranie levitačnej sily

ĎAKUJEM ZA POZORNOSŤ