Ce este pinning?
Este cunoscut faptul că Curenți admisibili forță conductor acționează într-un câmp magnetic. Și ce Contracararea forță care rezultă dintr-a treia lege a lui Newton? În cazul în care, de exemplu, un câmp magnetic este creat cu conductorul de curent de altul, atunci acționează egal în mărime și opusă în vigoare direcție (forță de interacțiune între firele cu un curent determinat de legea lui Ampere). În cazul nostru, situația este mai complicată.
Când supraconductor este într-o stare mixtă, iar curentul trece prin ea, în acele zone în care există un câmp magnetic (nucleul vârtejurile), dau naștere la forțe de interacțiune între curent și domeniu. Ca urmare, distribuția actuală este schimbat, dar, de asemenea, domeniile în care se concentrează câmpul magnetic nu rămâne staționar, și încep să se miște. Abrikosov vortexuri de mișcare curent!
Forța care acționează asupra unui curent într-un câmp magnetic perpendicular pe câmpul magnetic și direcția conductorului. Forța exercitată de către actualul vortex Abrikosovskii, de asemenea, este perpendiculară pe câmpul magnetic și direcția curentului. Dacă, de exemplu, într-un supraconductor în starea mixtă prezentată în Fig. 5, pentru a crea un curent care curge de la stânga la dreapta, apoi vârtejuri Abrikosov de curentul va trece de jos în sus sau de sus în jos (în funcție de direcția câmpului magnetic). Dar mișcarea Abrikosov vortex printr-un supraconductor - o mișcare a valorilor normale, nu supraconductoare de bază. Atunci când o astfel de circulație se produce frecare deosebit, ceea ce duce la căldură generație. Deci, atunci când curentul curge prin supraconductor în stare mixt, apare în continuare rezistența, și de a folosi astfel de supraconductori nu poate fi de a crea un solenoid.
Care este soluția? Trebuie să împiedice vârtejurile muta, securizarea-le în loc. Pentru a face acest lucru, se pare că poți. Este necesar doar să „pradă“ superconductor pentru a crea în ea orice defecte. Defecte de obicei apar singure ca urmare a tratamentului mecanic sau termic al materialului. Fig. 6, de exemplu, se arată imagine electronmicroscopic film de niobiu nitrură (temperatura critică este 15 K) obținut prin pulverizarea unui metal pe o placă de sticlă. In mod clar vizibil cu zimți (columnar) material de structură. Sari prin limita de cereale vortexului este destul de dificil. De aceea, la o anumită valoare (numită în cele curente critice) vârtejurile rămân staționare. Rezistența electrică în acest caz este zero.
Acest fenomen se numește prinderea - de la cuvântul englezesc pinning, care a tradus în limba română înseamnă „prishpilivanie“.
pinning materiale supraconductoare datorate pot fi obținute cu o valoare ridicată ca un domeniu critic și curent critic. Astfel, în cazul în care o valoare câmp critică determinată de proprietățile materialului, valoarea critică a curentului (mai precis, densitatea acesteia, adică unitate per curent cu aria secțiunii transversale) depinde în mare măsură de metoda de preparare, metode de prelucrare a materialului. Acum am dezvoltat o tehnologie pentru a produce materiale supraconductoare cu valori ridicate ale parametrilor critici. De exemplu, pe baza aliajul niobiu cu staniu poate fi un material cu o densitate critică a curentului în sute de mii de amperi pe centimetru pătrat, câmpul critic superior al 25 T și o temperatură critică de 18 K.
Dar asta nu e tot. La urma urmei, sunt importante, iar proprietățile mecanice ale materialului - deoarece va face bobina. Prin ea însăși, un aliaj de niobiu cu staniu fragil, iar acest lucru poate să nu fie îndoit sârmă. De aceea supraconductor făcut soledoidy după cum urmează: o pulbere de niobiu și niobiu staniu ambalate într-un tub. Tubul a fost apoi tras în bobina rănii sârmă și încălzite. Rezultatul a fost o bobină finit din Nb3 Sn aliaj.
Industria utilizează materiale mai sofisticate, cum ar fi aliaj de niobiu cu titan NbTi, care are suficientă plasticitate. Pe baza acestui aliaj crea așa-numitele supraconductori compozite.
Bara de cupru este perforat o multitudine de găuri și se introduce tije supraconductori în aceasta. Apoi, bara este tras într-un fir lung. Firul a fost tăiat în bucăți și apoi introduse într-un bar din cupru. El a tras din nou, tăiat în bucăți, și așa mai departe. D. Rezultatul este un cablu care cuprinde un supraconductor trăit până la un milion, de la care este înfășurat bobina.
Un avantaj important al cablului este faptul că curentul supraconductoare este distribuit la ele în toate vene. Chiar și cupru la supraconductor este un bun izolator - în paralel a conductoarelor din cupru și supraconductoare întregul curent curge prin supraconductor având rezistență zero. Există, de asemenea, un alt avantaj. Să ne imaginăm că o anumită temperatură internă supraconductibilitate sa prăbușit accidental. Apoi, căldura este eliberată, și este important să-l ia, pentru a preveni trecerea tuturor cablurilor în stare normală. Cupru, care este un bun conductor de căldură, se descurcă cu succes cu această problemă prin implementarea de stabilizare termică. În plus, cuprul oferă proprietăți mecanice bune ale cablurilor.