Способ анализа сверхпроводящих материалов

 

Использование: в области физики сверхпроводников. Сущность изобретения: согласно способу образец помещают в СВЧ- резонатор. фиксируя его в пучности магнитного поля, воздействуют на образец переменным электромагнитным полем на частоте прецессии электронного спина, одновременно образец охлаждают до криогенных температур, измеряют изменение поглощения СВЧ-мощности резонатора с образцом от времени при охлаждении образца и регистрируют кривую поглощения СВЧ-мощности резонатора с образцом. При наличии минимума на регистрируемой кривой устанавливают СП-состояние материала образца 1 ил.

COIQ3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4865015/25 (22) 10.09.90 (46) 30.03,93. Бюл. ¹ 12 (71) Ленинградский государственный университет (72) Т.Т. Ермолаева (56) А. Fathy et al. Microwave Surface

resistance of bulk УВа2Сиз06+ material, Phys. Rev. В, ч,38, ¹ 10, р.7023-7025. (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: в области физики сверхпроводников, Сущность изобретения:

Изобретение относится к области физики сверхпроводников и может быть использовано для анализа материалов на сверхпроводимость (СП).

Цель изобретения — увеличение экспрессности анализа за счет повышения информативности способа в отношении свойств сверхпроводников при Тъ Тс.

Поставленная цель достигается тем, что образец размещают в пучности магнитного поля СВЧ-резонатора;, в качестве характеристики резонатора с образцом измеряют поглощение СВЧ-мощности от времени, измерения проводят на резонансной частоте прецессии квазисвободного электронного спина, регистрируют релаксационную кривую поглощения СВЧ-мощности для резонатора с образцом при инерционном охлаждении последнего и при наличии

IloKallbHoro минимума на регистрируемой . кривой устанавливают СП-состояние мате,, SU 1805362 А1 согласно способу образец помещают в СВЧрезонатор, фиксируя его в пучности магнитного поля, воздействуют на образец переменным электромагнитным полем на частоте прецессии электронного спина, одновременно образец охлаждают до криогенных температур, измеряют изменение поглощения СВЧ-мощности резонатора с образцом от времени при охлаждении образца и регистрируют кривую поглощения

СВЧ-мощности резонатора с образцом. При наличии минимума на регистрируемой кривой устанавливают СП-состояние материала образца, ил, риала, а инвервал времени между точками, в которых производная функции поглощения СВЧ-мощности обращается в нуль и ле- ъ жащими по разные стороны минимума, Q() отождествляют со временем перехода материала в СП-состояние.

Способ осуществляют следующим образом. (гд

Образец помещают в ампулу, снабжен- О ную ограничителем, устанавливают в охлаж- ЬЭ дающую среду, помещенную в сосуде.

Ампулу с оболочкой помещают в резонатор, так, чтобы ось ампулы совпала с осью маг- д нитного поля. Резонатор с образцом возбуждают электромагнитным полем на частоте прецессии квазисвободного электронного спина (9.26 ГГц). С помощью панорманого прибора (Р2 — 44) в комплекте с аттенюатором (АВЛ-Д5-5) измеряют мощность Q сигнала, проходящего через резонатор с образцом, и предварительно

1805362

\ измеряют эту мощность в отсутствии образца-. Изменение температуры образца инерционное, при охлаждении его в сосуде Дьюара. Измерения мощности СВЧсигнала проводят в течение всего цикла охлаждения образца и регистрируют релаксационную кривую тепловых потерь в резонаторе с образцом, фиксируя ее самописцем и по виду кривой устанавливают характеристики СП-состояния в материале.

Пример 1. Исследовали сверхпроводимость образца иттриевой керамики, проявившей СП -свойства по данным измерений проводимости по постоянному

10 току. Параметры СП-состояния Tc=92 К, ЬТ =1 К. Объем порошка керамики

4,2+0,001 мм поместили в ампулу из молибденового стекла (диаметр ампулы

d=2,74+0,01 мм) и установили ампулу в сосуде со сжиженным.азотом (77 К) в пуч- 20 ность магнитного поля СВЧ-резонатора, центрируя ось ампулы по оси резонатора.

Возбудили резонатор на частоте прецессии квазисвободного электронного спина (9,26

ГГц), скорость развертки электромагнитно- 25

ro поля 2 см/с. Измеряли мощность сигнала, прошедшего резонатор с образцом.

Результаты измерений приведены на чертеже (кривая 1). Изменение тепловых потерь резонатора с образцом представляет 30 собой кривую, которая обнаруживает локальный минимум, уменьшаясь от начальной амплитуды сигнала Рнач до минимального значения Р ин, а затем возрастает до предельного значения PKOH. Ре- 35 гистрируют нормированную кривую Р/Ро, где Po — амплитуда поглощения сигнала пустого. резонатора. Минимум кривой приходйтся на температуру в области Тс, ll р и м е р 2. Тот же образец, что в 40 примере 1, прогревали для потери СПсвойств вещества. После этого его поместили в те же условия, что и Ори исследовании первого образца и снимали релаксационную кривую тепловых потерь резонатора с 45 образцом путем регистрации изменения мощности сигнала, прошедшего через резонатор, как в примере 1. Результат приведен на чертеже (кривая 2), из которой видно, что зависимость приобрела качественно иной характер с исчезновением локального минимума после падения добротности на начальном участке. В данном случае говорить о

СП-свойствах вещества не представляется возможным.

Пример 3. Исследовали поглощение порошка металлической меди того же бъема и в тех же условиях что и в примерах 1 и 2.

Как видно из чертежа (кривая 3) амплитуда сигнала поглощаения в процессе охлаждения образца практически не меняется.

Технико-зкономическая эффективность предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается в повышении экспрессности анализа за счет отказа от процедуры термостатирования образца и вывода его из схемы СВЧ-резонатора вследствие релаксационного характера измеряемой характеристики, обнаружива!ющей возможность материала к переходу в СП-состояние уже при температуре выше критической.

Формула изобретения

Способ анализа сверхпроводящих материалов, включающий воздействие на исследуемый образец, помещенный в.

СВЧ-резонаторе в пучности, магнитной составляющей, переменным электромагнитным полем, изменение температуры образца от комнатной до 77 К, измерение характеристики СВЧ-резонатора с образцом,отл ича ю щи йс я тем,что, с целью повышения экспрессности анализа сверхпроводящих материалов с температурой перехода в сврехпроводящее (СП) состояние выше 77 К, на исследуемый образец воздействуют переменным электромагнитным полем, частота которого равна частоте прецессии электронного спина, температуру образца изменяют инерционно, регистрируют поглощение СВЧ-мощности при охлаждении, 8 по резонансному характеру регистрируемой кривой судят о СП-состоянии материала.

1805362

T,С.

Составитель Т. Ермолаева

Редактор Л. Народная Техред М, Моргентал Корректор С. Патрушева

Заказ 938 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101