1. Trang Chủ
  2. Vật lý
  3. Sử dụng phương pháp ngoại suy để nghiên cứu tính chất điện từ của mẫu siêu dẫn

Sử dụng phương pháp ngoại suy để nghiên cứu tính chất điện từ của mẫu siêu dẫn

Bài báo này trình bày kế quả sử dụng phương pháp khớp thực nghiệm để so sánh các mô hình lý thuyết với kết quả thực nghiệm áp dụng cho vật liệu siêu dẫn chế tạo được. Báo cáo đã tính được sự phân bố từ trường xoay chiều trong mẫu siêu dẫn dạng hạt theo mô hình trạng thái tới hạn và nêu ra một số kết luận về tính chất điện từ của vật liệu. Mời các bạn cùng tham khảo! SÛ DÖNG PH×ÌNG PHP NGO„I SUY š NGHI–N CÙU TNH CH‡T I›N TØ CÕA MˆU SI–U DˆN Nguy¹n Minh Thõy v Bòi Tu§n Long Tr÷íng ¤i håc S÷ p

Thể loại Tài liệu miễn phí Vật lý

Số trang 6

Ngày tạo 4/4/2023 4:53:23 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 0.26 M

Tên tệp

Tải Sử dụng phương pháp ngoại suy để nghiên cứu tính c... (.pdf)

Xem mẫu

  1. SÛ DÖNG PH×ÌNG PHP NGO„I SUY š NGHI–N CÙU TNH CH‡T I›N TØ CÕA MˆU SI–U DˆN Nguy¹n Minh Thõy v  Bòi Tu§n Long Tr÷íng ¤i håc S÷ ph¤m H  Nëi 1 Giîi thi»u Vªt li»u Si¶u d¨n nhi»t ë cao (SDNC) h» Bi ÷ñc coi l  mët trong nhúng vªt li»u câ þ ngh¾a ùng döng cao ngay tø khi ÷ñc ph¡t hi»n (1988). Vîi hñp thùc ho¡ håc BinSrnCan−1CunO4n+x (n=1,2,3), vªt li»u si¶u d¨n n y câ nhi·u ÷u iºm nh÷ r´; khæng ëc h¤i; d¹ t¤o pha; b·n vúng v  cho nhi»t ë tîi h¤n cao(Tc ∼110K), mªt ë dáng tîi h¤n cao [1 v  2]. B¬ng ph÷ìng ph¡p gèm chóng tæi ¢ ch¸ t¤o ÷ñc bët si¶u d¨n. B¬ng ph÷ìng ph¡p nâng ch£y cöc bë chóng tæi công ch¸ t¤o ÷ñc m ng d y si¶u d¨n tr¶n ¸ b¤c còng vîi oxit nhæm nh¬m möc ½ch nghi¶n cùu v  câ thº ti¸n tîi ùng döng. Dòng ph÷ìng ph¡p khîp thüc nghi»m v  lªp tr¼nh xû l½ c¡c ÷íng thüc nghi»m nh÷ °c tr÷ng χac (T), I-V, Jc(T) theo c¡c mæ h¼nh b¡n thüc nghi»m l  mët c¡ch l m º t½nh to¡n ngo¤i suy công nh÷ nghi¶n cùu c¡c thæng sè vªt l½ kh¡c cõa vªt li»u m  trong i·u ki»n thæng th÷íng khæng thº o ÷ñc nh÷ khe n«ng l÷ñng vòng bi¶n; i»n trð th÷íng vòng ti¸p xóc; n«ng l÷ñng k½ch ho¤t nhi»t cõa c¡c xo¡y tø thæng; ë th§m tø... B i b¡o n y tr¼nh b y k¸t qu£ sû döng ph÷ìng ph¡p khîp thüc nghi»m º so s¡nh c¡c mæ h¼nh l½ thuy¸t vîi k¸t qu£ thüc nghi»m ¡p döng cho vªt li»u si¶u d¨n ch¸ t¤o ÷ñc. B¡o c¡o ¢ t½nh ÷ñc sü ph¥n bè tø tr÷íng xoay chi·u trong m¨u si¶u d¨n d¤ng h¤t theo mæ h¼nh tr¤ng th¡i tîi h¤n v  n¶u ra mët sè k¸t luªn v· t½nh ch§t i»n tø cõa vªt li»u. 1
  2. 2 T½nh to¡n theo mæ h¼nh tr¤ng th¡i tîi h¤n (CSM) 2.1 Mæ h¼nh v  t½nh to¡n X²t m¨u si¶u d¨n d¤ng h¤t khi ÷a v o trong tø tr÷íng, mët v§n · ÷ñc °t ra l : tø tr÷íng â th§m v o m¨u nh÷ th¸ n o; sü kh¡c nhau nh÷ th¸ n o khi tø tr÷íng l  khæng êi (HDC) ho°c bi¸n thi¶n tu¦n ho n (HAC). C¡c k¸t qu£ m  thüc nghi»m ¢ o ÷ñc nh÷: Ic... l  nhúng gi¡ trà vªt l½ v¾ mæ, khæng cho bi¸t cö thº sü ph¥n bè cõa tø tr÷íng v  dáng trong m¨u â nh÷ th¸ n o. X²t m¨u si¶u d¨n d¤ng h¤t °t trong tø tr÷íng HAC v  HDC y¸u. Theo mæ h¼nh tr¤ng th¡i tîi h¤n [3], mªt ë dáng tîi h¤n t¤i bi¶n h¤t Jcj v  t¤i nëi h¤t Jcg ÷ñc t½nh theo cæng thùc: Jcj ∼ αj /(|H| + H0j ) v  Jcg ∼ αg /(|H| + H0g ) (H0j , H0g l  h¬ng sè, |H| l  ë lîn cõa tø tr÷íng ành xù trong m¨u). Chóng tæi ¢ dòng mæ h¼nh tr¤ng th¡i tîi h¤n (CSM) º ph¥n t½ch sü ph¥n bè cõa tø tr÷íng th§m v o trong m¨u t¤i c¡c thíi iºm kh¡c nhau, tø â câ thº li¶n h» vîi c¡c k¸t qu£ th½ nghi»m o ÷ñc. Câ thº tâm t­t c¡c b÷îc ti¸n h nh nh÷ sau: B÷îc 1. Gi£ ành c§u tróc cõa m¨u l  ìn gi£n, câ c§u tróc h¤t vîi k½ch th÷îc : (2d x H x L), trong â b· d y 2d r§t nhä so vîi H v  L. C¡c h¤t si¶u d¨n ÷ñc gi£ sû câ d¤ng h¼nh trö, b¡n k½nh R x¸p song song theo c¤nh H trong m¨u. Tø tr÷íng Ha (t) h÷îng dåc theo theo m¨u (h¼nh 1), câ biºu thùc l : Ha (t) = Hm DC a cos(ωt) + Ha (1) Trong â: a l  bi¶n ë cõa tø tr÷íng Hm ω : t¦n sè gâc cõa tø tr÷íng xoay chi·u HDC a : th nh ph¦n tø tr÷íng mët chi·u H¼nh 1. X¥y düng mæ h¼nh m¨u si¶u d¨n Tø mæ h¼nh CSM t½nh biºu thùc gi£i t½ch cho Hj, Jc. B÷îc 2. Chån gi¡ trà phò hñp cho c¡c thæng sè li¶n quan vîi c¡c biºu thùc â. B÷îc 3. Lªp tr¼nh b¬ng ngæn ngú lªp tr¼nh Matlab º t½nh to¡n c¡c thæng sè. B÷îc 4. Dòng ch÷ìng tr¼nh ÷a ra c¡c ÷íng cong cõa Hj(x,t), Jc(x,t). B÷îc 5. Khîp giúa c¡c k¸t qu£ thüc nghi»m v  l½ thuy¸t, tø â câ thº ngo¤i suy cho c¡c thæng sè kh¡c. Khi °t m¨u trong tø tr÷íng, tø tr÷íng s³ th¥m nhªp v o m¨u. Gåi tø tr÷íng ành xù trong m¨u l  H(x,t), gi¡ trà n y phö thuëc v o và tr½ trong m¨u (x) v  thíi iºm quan s¡t (t). Khi tø tr÷íng ngo i nhä hìn tø tr÷íng tîi h¤n èi vîi vòng li¶n k¸t y¸u Joshepson Hc1j ð bi¶n h¤t th¼ tø tr÷íng s³ h÷îng dåc theo h¤t v  ch¿ i qua vòng bi¶n giúa c¡c h¤t. 2
  3. Khi H > Hc1j c¡c xo¡y tø thæng s³ xu§t hi»n dåc theo c¡c bi¶n h¤t tø b· m°t h¤t v  th§m d¦n v o c¡c li¶n k¸t y¸u l m cho ti¸p xóc Joshepson bà mð rëng ra; t¤i vòng ti¸p xóc s³ tçn t¤i c¡c dáng xo¡y Joshepson, tø tr÷íng do c¡c dáng xo¡y n y sinh ra gåi l  xo¡y Joshepson. Khi tø tr÷íng ngo i lîn hìn tø tr÷íng tîi h¤n Abrikosov èi vîi c¡c h¤t l  Hc1g th¼ xo¡y tø thæng Abrikosov b­t ¦u th¥m nhªp v o h¤t. Theo [4], èi vîi tø tr÷íng v¾ mæ Hj(x,t) v  Hg(r,x,t), khi cho tø tr÷íng ngo i hi»u döng l¶n tîi 200 Oe ð 77 K, ta câ: dHj (x, t)/dx = ±Jcj (x, t) (2) ð ¥y: Jcj (x, t) = (αj (T)/µ(0)µeff )/(|Hj (x, t)| + H0j ) (3) v : dHg(r, x, t)/dr = ±Jcg(x, t) (4) vîi Jcg (r, x, t) = (αg (T)/µ0 )[1/(|Hg (x, t)| + H0g )] (5) Trong â αj(T), αg (T) l  mªt ë lüc ghim tø ð bi¶n h¤t v  nëi h¤t, l  c¡c h m cõa nhi»t ë, (mët c¡ch g¦n óng ta coi chóng khæng phö thuëc v o mªt ë tø thæng nìi â). D§u ± trong c¡c cæng thùc (2) v  (4) ùng vîi sü chuyºn ëng ra ngo i ho°c v o trong cõa c¡c xo¡y tø khi tø tr÷íng hi»u döng gi£m d¦n hay t«ng d¦n. Mªt ë dáng tîi h¤n v¾ mæ ành xù ð bi¶n h¤t Jcj l  têng cõa c¡c dáng xo¡y Joshepson, cán mªt ë dáng tîi h¤n nëi h¤t Jcg l  k¸t qu£ cõa c¡c xo¡y Abrikosov. Trong c¡c biºu thùc to¡n håc tr¶n, xem x²t sü phö thuëc v o nhi»t ë cõa αj (T), αg (T), theo [3], th¼ αj (T)/µeff (T) câ thº l m khîp tèt bði biºu thùc: αj (T)/µeff (T) = [αj (0)/µeff (0)](1 − T/Tc)2 (6) èi vîi mªt ë lüc ghim tø nëi h¤t: αg (T) = αg (0)(1 − (T/Tc)2 )2 (7) º t½nh ÷ñc c¡c gi¡ trà Hg, Jcj, Jcg tr÷îc h¸t ta ph£i bi¸t ÷ñc tø tr÷íng th§m v o m¨u Hj(x,t) tu¥n theo qui luªt n o. Sû döng ph÷ìng ph¡p t½nh v  dòng ngæn ngú lªp tr¼nh Matlab º t½nh tø tr÷íng th§m v o m¨u theo c¡c biºu thùc to¡n håc tr¶n ta thu ÷ñc k¸t qu£ d÷îi ¥y. 2.2 Sû döng mæ h¼nh CSM, t¼m ph¥n bè tø tr÷íng trong m¨u C¡c thæng sè ÷ñc chån º t½nh to¡n nh÷ trong b£ng 1. 3
  4. B£ng 1: C¡c thæng sè ÷ñc chån º t½nh Hj Kþ hi»u T¶n gåi Gi¡ trà Chó th½ch d B¡n k½nh m¨u 0,5 mm Thüc nghi»m Ham Bi¶n ë tø tr÷íng 0,1 Oe Thay êi Tc Nhi»t ë chuyºn pha 109 K Thüc nghi»m B¡n k½nh h¤t trung b¼nh 10.10 m −6 Thüc nghi»m Lg(0) ë xuy¶n s¥u London ð 0 K 10000.10−10 m T i li»u [3] µ0 ë tø th©m cõa m¨u 0,1 [3] αj (0) Mªt ë lüc ghim tø bi¶n h¤t ð 0 K 7600 [3] αg (0) Mªt ë lüc ghim tø nëi h¤t ð 0 K 377000000 [3] fs T¿ ph¦n si¶u d¨n 1-fn Gi£ ành fn T¿ ph¦n khæng si¶u d¨n 0,16 Gi£ ành H¼nh 2 tr¼nh b y k¸t qu£ t½nh sü ph¥n bè tø tr÷íng bi¸n thi¶n trong m¨u si¶u d¨n Hj (x,t). H¼nh 2. ç thà tø tr÷íng th§m trong m¨u phö thuëc v o và tr½, t½nh trong 4 kho£ng thíi gian trong mët chu ký T: H gi£m tø (Hmax) v· 0; H êi chi·u v  t«ng d¦n tîi (-Hmax); t÷ìng tü vîi nûa chu ký sau Nhªn x²t: Tø c¡c ç thà ta th§y ph¥n bè cõa tø tr÷íng xoay chi·u th§m v o m¨u câ kh¡c so vîi tr÷íng hñp khi °t m¨u trong tø tr÷íng mët chi·u v  nâ công kh¡c vîi c¡c mæ h¼nh cõa Bean v  London. Bean ÷a ra mæ h¼nh tø tr÷íng th§m v o m¨u gi£m theo h m tuy¸n t½nh cán London th¼ cho r¬ng tø tr÷íng b¶n trong m¨u gi£m nhanh theo h m mô. Chóng ta th§y c¡ch thùc cõa tø tr÷íng xoay chi·u th§m v o m¨u si¶u d¨n d¤ng h¤t ÷ñc biºu di¹n b¬ng mët h m to¡n håc phùc t¤p phö thuëc v o tøng giai o¤n trong mët chu k¼. K¸t qu£ n y phò hñp vîi mæ h¼nh CSM mð rëng [6] v  c¡c t½nh to¡n cõa [3]. 2.3 T½nh mªt ë dáng tîi h¤n Tø c¡c gi¡ trà cõa tø tr÷íng chóng ta câ thº x¥y düng ch÷ìng tr¼nh t½nh Jc, t¤i bi¶n h¤t v  nëi h¤t, ç thà ÷ñc v³ tr¶n h¼nh 3. Tø ch÷ìng tr¼nh n y chóng ta câ thº so s¡nh vîi k¸t qu£ thüc nghi»m (xem ph¦n sau) º t¼m ra c¡c thæng sè vªt l½ cõa h» m¨u ang nghi¶n cùu. H¼nh 3. ç thà Jc (T) t¤i bi¶n h¤t theo t½nh to¡n (h¼nh nhä tr¶n b¶n ph£i l  ÷íng thüc nghi»m [9]) 4
  5. 3 C¡c m¨u si¶u d¨n nghi¶n cùu v  khîp k¸t qu£ o thüc nghi»m Ch¸ ë cæng ngh» t¤o m¨u khèi si¶u d¨n ¢ ÷ñc tr¼nh b y trong c¡c cæng bè tr÷îc ¥y cõa chóng tæi [7 v  9]. C¡c m¨u thu ÷ñc l  s¤ch pha ð d¤ng a tinh thº; câ hai lo¤i m¨u si¶u d¨n ùng vîi pha Bi2212 v  pha Bi/Pb 2223; câ nhi»t ë chuyºn pha l  80 K v  110 K, vîi ë rëng chuyºn pha l  5 K, (xem h¼nh 4) [7,8 v  9]. H¼nh 4. ÷íng R(T) cõa m¨u Bi/Pb 2223 Kh£ n«ng d¨n i»n cõa c¡c m¨u ÷ñc x¡c ành thæng qua ph²p o dáng d¨n (b¬ng ph÷ìng ph¡p 4 môi dá, xem h¼nh 5) v  ph²p o dáng nëi h¤t (b¬ng ph÷ìng ph¡p o ÷íng cong tø tr¹, xem h¼nh 6). Tø ph²p o I-V, ta x¡c ành ÷ñc gi¡ trà mªt ë dáng tîi h¤n Jc, cï 103 A/cm2, ð 77 K. Jc gi£m theo nhi»t ë câ qui luªt chung l  h m mô, phö thuëc v o t½nh ch§t li¶n k¸t y¸u giúa c¡c h¤t si¶u d¨n [5] (xem h¼nh nhä tr¶n b¶n ph£i trong h¼nh 3), ¥y l  dáng d¨n nhí sü xuy¶n ng¦m Joshepson qua c¡c bi¶n h¤t. H¼nh 5. °c tr÷ng I-V cõa m¨u Bi2223 o ð nhi»t ë 77 K ÷ 110 K H¼nh 6. ÷íng cong tø tr¹ cõa m¨u Bi2223, o t¤i 71K B¬ng mæ h¼nh Bean, ta x¡c ành c¡c gi¡ trà mªt ë dáng tîi h¤n nëi h¤t, düa v o k¸t qu£ o M(H) (xem h¼nh 6), gi¡ trà l  Jc = 25500 (A/cm2) ð 77 K, ¥y ch½nh l  dáng nëi h¤t si¶u d¨n, lîn hìn nhi·u so vîi Jc ð bi¶n h¤t si¶u d¨n. Khîp c¡c gi¡ trà thüc nghi»m n y vîi c¡c ÷íng t½nh to¡n tr¶n, ta câ thº x¡c ành gi¡ trà cõa mªt ë lüc ghim tø cõa vªt li»u si¶u d¨n ð vòng bi¶n h¤t αj v  nëi h¤t αg . Vîi αj(0) = 1000 (G.Oe/cm), αg (0) = 100.106 (G.Oe/cm), ch÷ìng tr¼nh cho k¸t qu£ mªt ë dáng tîi h¤n Jcj ∼ 200(A/cm2), gi¡ trà n y t÷ìng èi phò hñp vîi thüc nghi»m. 4 K¸t luªn B¬ng ph÷ìng ph¡p b¡n thüc nghi»m, sû döng ph÷ìng ph¡p t½nh v  mët sè ph¦n m·m, chóng tæi ¢ so s¡nh ÷ñc c¡c k¸t qu£ thüc nghi»m vîi mæ h¼nh tr¤ng th¡i tîi h¤n; ¢ t½nh ÷ñc sü ph¥n bè tø tr÷íng trong m¨u si¶u d¨n d¤ng h¤t v  t½nh ÷ñc gi¡ trà mªt ë ghim tø thæng t¤i bi¶n h¤t v  nëi h¤t ¡p döng cho vªt li»u h» Bi, phò hñp vîi k¸t qu£ cõa mët sè nghi¶n cùu kh¡c. T€I LI›U THAM KHƒO 5
  6. [1] A. Y. Ilyushechkin, T. Yamachita, Supercond, 1997. Sci. Technol. 10, pp. 330-336. [2] G. Deutscher, K. A. Muller, 1990. Physica A. 168, 338. [3] K.H.Muller, 1989. Phisica C. pp. 717-726. [4] K.H. Muller, J.C. Macfarlane and R. Driver, 1969. Physica C. 158, 69. [5] L.Antognazza et al., 1995. Phys. Rev. B. 51, 8560. [6] W.Anderson, 1962. Phys.Rew.Lett. 9, 309. [7] Nguy¹n Minh Thõy v  cëng sü, 4 - 2000. The preparation and some proper- ties of High Tc superconducting Bi 2212 thick film on silver substrate. T¤p ch½ khoa håc ¤i håc S÷ ph¤m H  Nëi, tr.20-25. [8] Do Thi Sam et al., 2003. Electrical properties of superconducting Bi-2212 thick films. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol 262, pp. 526-531. [9] Nguyen Minh Thuy et al., April 2004. International Workshop on High-Tc Superconducting material. Proceedings of the WHISMAS-04, Hanoi, pp.103-108. ABSTRACT An investigation of electrical and magnetic properties of High-Tc superconducting material using calculation methods In this report we used calculating methods for extrapolation of electrical and magnetic parameters of High-Tc superconducting material. Using Mathlab programs and critical state model we have analyzed a magnetic field distribution in the super- conducting sample and obtained graphic Jc(T). By comparing the calculating result with experimental data, which has been measured on our samples the electrical properties of these materials were discussed. 6
nguon tai.lieu . vn
Toán học Môi trường Vật lý Sinh học Địa Lý Hoá học Nông - Lâm - Ngư Cơ khí - Chế tạo máy Tiếng Anh phổ thông Khoa học ứng dụng Nông - Lâm Kiến thức tổng hợp Giáo dục học Xã hội học