Устройство для измерения токонесущей способности сверхпроводников

 

УСТРОЙСТВО ДЙЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКОНЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВЕРХПРОВОДНИКОВ , содержащее криостат, сверх- , проводящий магнит, источник питания ; образца, имеющий потенциальные и токовые выводы, подключенные к источ|Нику питания, источнике питания сверхпроводящего магнита, источник опорного напряжения, двухкоорДинатный самописец, отличающееся тем, что, с целью обеспечения непрерыэной записи зависимости критического тока сверхпроводящего образца от магнитного поля при фиксированном значении мощности на образце, в него введены усилитель постоянного тока , дифференциальный усилитель, элекТ ронный умножитель аналоговых сигналов , аналого-цифровой преобразователь цифровая схема сравнения, задатчик кода, шунт в цепи источника питания образца, при этом потенциальные выводы образца подключены через усилитель постоянного тока к одному из входов электронного умножителя аналоговых сигналов, другой вход которого подключен к шунту, а выход через ана (О лого-цифровой преобразователь соединен с первым входом цифровой схемы с сравнения, второй вход которого соедннен с задатчиком кода, а выход с источником опорного напряжения. ;о ел 35 со ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) Н 01 Ь 39/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

, . „, ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИР

K AB TOPCKOMY CBNQETEflbCTBV

1 (21) 2989144/18-25 (22) 04.10.80 .(46) 30.09.83, Бюл. Р 36 (72) А.Н.Ерохин и.Л.С.Ширшов (53,) 621. 384. 6 (088. 8)

;(56) 1. А.F. Clark and, J,W.Evin, Defining CriticaI Current IEEE

:,Transactions on Magnetics, vol

АХА6 - 13, January 1977. 2. Шоу и Лакер. Система для не,прерывной записи критических токов

,в сверхпроводниках. Приборы, для на:учных исследований, 1967, Р 12,.с. 7.4-76 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО.ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТОКОНЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВЕРХПРОВОДНИКОВ, содержащее крностат, сверх-. проводящий магнит, источник питания образца, имеющий потенциальные и то- ковые выводы, подключенные к источ;нику питания, источник питания сверхпроводящего магнита, источник опорного напряжения, двухкоординатный самописец, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения непрерывной записи зависимости критического тока сверхпроводящего образца ат магнитного поля при фиксированном значении мощности на образце, в него введены усилитель постоянного тока, дифференциальный усилитель, электронный умножитель аналоговых сигналов, аналого-цифровой преобразователь, цифровая схема сравнения, задатчик кода, шунт 1в цепи источника питания образца, прй этом потенциальные выводы образца подключены через усилитель постоянного тока к одному из входов электронного умножителя аналоговых сигналов, другой вход которого g подключен к щунту, а выход через ана лого-цифровой преобразователь соединен с первым входом цифровой схемы сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком када, а выходс источником. опорного напряжения. 1:) 957695

Изобретение относится к электрическим приборам на твердом теле, в которых используется явление сверхпроводимости, а точнее к устройствам для измерения токонесущей способности сверхпроводников в магнитном поле.

Известны устройства, в которых для изучения свойств сверхпроводников (СП) короткий образец исследуюцемого материала располагают в магнитном поле, величина индукции (B) которого фиксирована, при этом токовые выводы образца подключают к источнику питания, а потенциальные— к двухкоординатному самописцу, регистрирующему при вводе тока вольтамперную характеристику jBAX) сверхпроводящего образца (1) . При исследо,вании влияния, условий охлаждения на токонесущую способность сверхпроводника из вольт-амперной характеристики сверхпроводящего образца вы- 20 числяется значение критического тока, соответствующее определенной величине мощности (К), выделяемой на изме-. рительном участке образца.

Таким образом, для определения за- 25 висимости токонесущей способности сверхпроводника от величины магнитного поля при заданном значении мощности, выделяемой на образце, необходимо повторить процедуру измерения вольт-амперных характеристик в различных магнитных полях и далее путем обработки вольт-амперных характеристик построить график зависимости критического тока от индукции магнитного поля I< (8) . Необходимость измерения и обработки большого количества вольт-амперных характеристик для определения зависимости критического тока от магнитного поля при различных .значениях мощности, выделяемой на измерительном участке образца, составляет основной недостаток работы таких устройств.

Наиболее близким по технической 45 сущности является устройство для непрерывного .измерения критического тока сверхпроводящих образцов оТ магнитного поля при заданном значении напряжения на образце p2g . . 5р

Устройство содержит криостат, сверхпроводящий магнит, источник питания образца, имеющий токовые и потенциальные выводы, источник питания сверхпроводящего магнита, источник опорного напряжения, двухкоорди- натный самописец. Токовые выводы образца подключены к источнику питания, а потенциальные выводы, последовательно соединенные с источни- 60 ком опорного напряжения, подключены к усилителю, выходной сигнал которого интегрируется электронной схемой. Выход интегратора подключен к источнику питания, который вводит ток в образец до тех пор, пока напряжение на образце не сравняется с опорным. Зависимость тока в образце от величины магнитного поля регистрируется двухкоординатным самописцем.

"инакое устройство не позволяет производить измерение зависимости токонесущей способности сверхпроводящего образца от магнитного поля при фиксированных значениях мощности, выделяемой на измерительном участке.

Нелью изобретения является обеспечение непрерывной записи зависимости критического тока сверхпроводящего образца от магнитного поля при фиксированном значении моцности, выделяемой на образце.

Для достижения цели в устройство для измерения токонесущей способности сверхпроводников, содержащее криостат, сверхпроводящий магнит, источник питания образца, имеющий потенциальные и токовые выводы, подключенные к источнику питания, источник питания сверхпроводящего магни.та, источник опорного напряжения, двухкоординатный самописец, введены усилитель постоянного тока, дифференциальный усилитель, электронный умножитель аналоговых сигналов, аналого-цифровой преобразователь, цифровая схема сравнения, эадатчик кода, шунт в цепи источника питания образца, при этом потенциальные выводы образца подключены через усилитель постоянного тока к одному из входов электронного умножителя аналоговых сигналов, другой вход — к указанному шунту, а выход через аналого-цифровой преобразователь соединен с первым входом цифровой схемы сравнения, второй вход которой соединен с эадатчиком кода, а выход с источником опорного напряжения.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства, на фиг.2 — график зависимости токонесущей способности сверхпроводящего образца от магнитного поля.

Устройство содержит сверхпровоцящий образец 1, потенциальные вывоцы которого 2 подключены к усилителю постоянного тока (УПТ) 3. Выход усилителя постоянного тока через дифференциальный усилитель 4 соединен с входом электронного умножителя 5 аналоговых сигналов. Измерительный шунт б через дифференциальный усилитель 7 подключен к второму входу электронного умножителя, выходной сигнал которого пропорционален мощности на измерительном участке образца. Выход умножителя через аналого-цифровой преобразователь (AU„I) д подключен к первому входу цифровой схемы 9 сравнения, второй вход которой соединен с задатчиком 10 кода, а выход — с источником 11 опорногз напряжения (УИОН), который регули,957 695 рует ток стабилизированного источника 12 питания образца. Источник питания 13 соленоида управляется программным блоком 14. Мунт 15 используется для измерения магнитного поля. Сигнал с шунта 16, пропорциональ- 5 ный току в образце, поступает на вход

У двухкоординатного самописца 17, на вход Х которого постугает сигнал с шунта 15. Источник магнитного поля сверхпроводящий соленоид 18 — pac- 10 полагается в криостате 19.

Устройство работает следующим образом. На задатчике 10 кода вырабатывается сигнал, соответствующий. такому значению мощности на измерительном участке сверхпроводящего образца 1, при котором необходимо исследовать зависимость токонесущей способности сверхпроводника от магнитного поля. С выхода умножите>яя 5 аналоговый сигнал, пропорциональ-20 ный мощности на измерительном участке образца, преобразуется аналогоцифровым преобразователем 8 в цифровой код и поступает на вход схемы 9, которая сравнивает поступивший сигнал с эталонным числом и выдает ко- манду управляемому источнику 11 .опорного напряжения на ввод тока в образец. Источником 12 питания вводится ток в образец 1 до тех пор, пока мощность, выделяемая на измерительном участке, не достигнет заданного уровня..При достижении заданного уровня мощности на образце, например 10 Вт, схема 9 выдает сиг- 35

-4 нал остановки на управляемый источник опорного напряжения и далее поддерживает ток в образце таким, чтобы мощность на измерительном участке составляла 10 Вт. При изменении

-4 магнитного поля, которое осуществляется программным блоком 14, ток через .образец поддерживается таким, что мощность на измерительном участке равняется заданной при всех значениях магнитного поля. Двухкоординатным самописцем 17 регистрируется зависимость тока, соответствующего фиксированной модности на образце, от магнитного поля. Меняя выставленное число на эадатчике 10 кода, можно из- 50 мерить семейство кривых I В) зависимости критического тока сверхпроводящего образца от индукции магнитного поля б при разных уровнях мощности Н, выделяемой на измери- 55 тельном участке образца.

Предлагаемое устройство является системой автоматического регулирования релейного типа с цифровой схемой сравнения. Текущее значение регулируемой величины, которой является сигнал, пропорциональный мощности на измерительном участке образца 1, преобразуется аналогоцифровым преобразователем 8 в параллельный двоично-десятичный код и сравнивается с заданным значением схемой 9, которая вырабатывает командные сигналы, управляющие работой источника 12 питания образца.

Схема 9,изготовленная на интегральных схемах 155 серии, вырабатывает командные сигналы на УИОН 11.

Задатчик 10 кода собран на основе программных переключателей типа

ПП10-МВ и позволяет задать в двоично-десятичном коде любое четырехзначное число. В качестве аналогоцифрового преобразователя 8 применяется цифровой вольтметр щ68000

УПТ 3 — микровольтный усилитель В2-15.

Дифференциальные усилители 4,7 используются для усиления сигналов до уровня, необходимого для правильной рабОт электронного умножителя 5.

На фиг.2 представлен график зависимости токонесущей способности сверхпроводяцего образца от индукции магнитного поля, полученный при работе данного устройства. Исследовался сверхпроводящий образец диаметром

0,7 мм, который. содержит 61 нить диаметром 60 мкм материала МТ-50, заключенного в медную матрицу. Образец имел форму шпильки и располагался перпендикулярно к магнитному полю, создаваемому сверхпроводящим соленоидом. На измерительном участке длиной 10 мм выделялась мощность 2,4 х х 10 Вт. Для сравнения на кривую нанесены точки, полученные иэ обработки вольт-амперных характеристик этого образца, которые измерялись стандартным методом: при фиксированном магнитном поле вводился ток в образец с постоянной скоростью Использование данного устройства позволяет производить в автоматическом режиме работы непрерывную запись зависимости токонесущей способности сверхпроводящего образца от магнитного поля при фиксированном значении моцности, выдеЛяемой на образце. Применение устройства позволяет получить семейство кривых 1 (В,К) без измерения вольт-амперных характеристик при различных значениях магнитного поля, что значительно снижает затраты времени на получение информации о свойствах сверхпроводника.

957695

Составитель В, Кручинкина

ТехредМ. Гергель корректор Г.Огар

Редактор П.Горькова

Заказ

Филиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул.Проектная, 4

8242/7 Тираж 703 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

1 13035 р Москва Ж 35 Раушская нйб ° д ° 4/5