高溫超導(dǎo)材料的抗磁比率

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1、高溫超導(dǎo)材料的抗磁比率閻守勝北京大,北京,學(xué)物理系,,小的一定不好你經(jīng)常測(cè)量高溫超導(dǎo)材料的抗磁比率測(cè)得正確嗎杭磁比率大的樣品一定好嗎除去零,超導(dǎo)體最重要的特性是完全抗磁性,,電阻特性外或稱邁斯納效應(yīng)因此在高溫超導(dǎo)電性的研究中,人們經(jīng)常要對(duì)材料的抗磁程度,即邁斯納,比率進(jìn)行測(cè)盆一般認(rèn)為它標(biāo)志著材料的好壞表征材料中超導(dǎo)相所占的體,以及它在多大程度上反映了材料的品質(zhì)等問題進(jìn)積比本文就其測(cè)量方法行一些介紹和討論,,層具有超導(dǎo)電性內(nèi)部是正常的甚至是空心,,完全抗磁性的得到的結(jié)果均相同因此盡管這種零場(chǎng)冷,的直流磁化率側(cè)量給出的抗磁比率通常很

2、高,完全抗磁性即邁斯納效應(yīng)是指在轉(zhuǎn)變溫度接近于但它并不真實(shí)地反映材料中超導(dǎo)相,以下超導(dǎo)體內(nèi)部保持磁感應(yīng)強(qiáng)度所占的體積比這是一種屏蔽效應(yīng)得到的結(jié),果稱為屏蔽比率在不少文獻(xiàn)中人們用這種。,根據(jù)定義材料磁化率即為樣品磁化強(qiáng)度對(duì)和測(cè)量方法說明超導(dǎo)電性的存在必須注意這磁場(chǎng)的比率如采用萬十標(biāo)的表只反映樣品表面層的性質(zhì),達(dá)形式則完全抗磁性相當(dāng)于磁化率二、一三加場(chǎng)冷卻樣品材料的抗磁性可通過磁化率的測(cè)量確定如符,,,。號(hào)為負(fù)則有抗磁性如此時(shí)絕對(duì)值小于在以上樣品內(nèi)部已有磁場(chǎng)進(jìn)人當(dāng)冷。,,則稱為部分抗磁抗磁比率相當(dāng)于所測(cè)磁化率卻到以下時(shí)樣品中的超導(dǎo)區(qū)

3、把磁場(chǎng)排出二,與一的比值表現(xiàn)出抗磁性在側(cè)量時(shí)不再附加額外的磁場(chǎng)一般認(rèn)為加場(chǎng)冷卻一,簡(jiǎn)寫為、所得二零場(chǎng)冷卻樣品到的磁化率反映了樣品中超導(dǎo)相的多少。,如測(cè)得的磁化強(qiáng)度為相應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為,問題的復(fù)雜性首先來源于樣品的冷卻方則樣品的抗磁比率為,,。一,一,。,式在樣品冷卻過程中不加磁場(chǎng)稱做零場(chǎng)冷一一,卻方式常簡(jiǎn)寫為這個(gè)比率通常遠(yuǎn)小于這種零場(chǎng)冷卻和加場(chǎng),,,、進(jìn)行磁化率測(cè)量時(shí)先要加一個(gè)小的礴場(chǎng)然冷卻結(jié)果的差別對(duì)氧化物超導(dǎo)體是普遍的基,,后測(cè)量在這個(gè)磁場(chǎng)作用下樣品的磁化強(qiáng)度本的現(xiàn)象直接與很短的相千長(zhǎng)度相關(guān)這方面,由于磁場(chǎng)有一個(gè)從零到的突然變

4、化樣品在的討論已超出本文范圍超導(dǎo)態(tài)的完全抗磁性產(chǎn)生于在樣品表面很薄的,、一層內(nèi)感生出的超流電流其方向和大小恰好四交流磁化率的測(cè)量,在樣品內(nèi)完全屏蔽了外場(chǎng)的作用即產(chǎn)生的磁場(chǎng)與外場(chǎng)大小相等方向相反假如僅樣品表面磁化率亦可用交流方法測(cè)量由于測(cè)量時(shí)一卷期,,磁場(chǎng)是交變的因而和直流磁化率測(cè)量的零場(chǎng)公式可得到襯一這樣買際,冷情況相同抗磁性主要來源于樣品表面層中的抗磁比率為,一二,。一二,一,感生的超流電流的屏蔽作用所得磁化率和二,,一的比值給出屏蔽比率不能作為材料要小一倍如果不做這種修正常常會(huì)中超導(dǎo)相多少的量度得到大于的不合理的抗磁比率,由

5、于氧化物超導(dǎo)材料的單晶多半呈片狀五、退磁因子軸與片平面垂直在做磁場(chǎng)平行于軸的測(cè),,量時(shí)退磁因子的修正是很大的必須加以考超導(dǎo)休的邁斯納效應(yīng),相當(dāng)于在磁場(chǎng)的慮。,非橢球狀樣品的退磁因子可參照尺寸相近作用下超導(dǎo)體具有和磁場(chǎng)方向相反的磁短二,,從而體內(nèi)體內(nèi)磁矩等效于在樣的橢球的數(shù)值確定可以對(duì)樣品作零場(chǎng)冷卻品端部出現(xiàn)磁荷圖端部的磁荷在空間及以及低場(chǎng)磁化率或交流磁化率測(cè)量對(duì)高質(zhì)量,,的樣品抗磁比率應(yīng)為而實(shí)際側(cè)得的應(yīng)大于,乘以一將其修正到所用即為該尹二,、、。,、樣品的退磁因子的實(shí)際值和與其尺寸相近的,,下橢球樣品比若數(shù)值相近即可采用如相差獷

6、方,,如才太遠(yuǎn)則可能有其它問題樣品屏蔽比率太差何十上︸一、,。等、,產(chǎn)六磁通釘扎、尹,氧化物超導(dǎo)材料屬第類超導(dǎo)體在上月。,,圖在外場(chǎng)的作用下樣品的磁矩產(chǎn)下臨界磁場(chǎng)之間即和之間的狀態(tài)稱生附加場(chǎng)由虛線表示,為混合態(tài)磁場(chǎng)以磁通線的形式進(jìn)人超導(dǎo)體每,,,樣品內(nèi)部產(chǎn)生附加磁場(chǎng)使樣品內(nèi)的實(shí)際磁場(chǎng)個(gè)磁通線有一正常態(tài)的芯子周圍有超流環(huán)流,二不同于外加場(chǎng)杖對(duì)于超導(dǎo)材料的方總的磁通量是一個(gè)磁通量子,當(dāng),向可以和外加場(chǎng)方向相反圖這時(shí)體內(nèi)真超導(dǎo)材料結(jié)構(gòu)上有缺陷時(shí)磁通線在超,實(shí)磁場(chǎng)要大于外加場(chǎng)通常引進(jìn)一退磁因?qū)Р牧现胁煌恢蒙夏芰坎煌匀凰偸?愿意呆在

7、能量低的位置上這種位置常稱做釘子來描述這種修正一二,,扎中心它對(duì)磁通線起釘扎作用妨礙磁通線在,的數(shù)值依賴于樣品的形狀為提的正數(shù)如熱激活或其它原因下的運(yùn)動(dòng),,果樣品為細(xì)長(zhǎng)條并順著外場(chǎng)方向的數(shù)值很,、,小如果樣品為扁片又與外場(chǎng)垂直則外加磁場(chǎng)七場(chǎng)冷樣品中的與樣品真實(shí)感到的磁場(chǎng)差別很大對(duì)橢球狀樣,品的數(shù)值可從手冊(cè)上查到磁通釘扎效應(yīng)的存在使問題復(fù)雜化問題,,。在前述磁化率的測(cè)量中作為樣品磁化強(qiáng)在于進(jìn)人樣品的磁場(chǎng)在加場(chǎng)冷卻到以下,,度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的比值其中磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)為樣品時(shí)并不能完全被排除出體外,二,一真實(shí)感受到的而不是外加場(chǎng)通常按圖在超導(dǎo)材

8、料的相圖中給出。,,計(jì)算結(jié)果要加以修正對(duì)于樣品加場(chǎng)冷卻樣品的過程樣品從正常態(tài)冷卻經(jīng),,,,,具有完全抗磁性即一的情形用過混合態(tài)然后冷卻到某一溫度如液氮溫度物理八、釘扎的存在使抗磁比減小棍合態(tài)從實(shí)際測(cè)得的抗磁比率相當(dāng)于排出磁通量數(shù),邁斯幼態(tài)和樣品在正常態(tài)時(shí)體內(nèi)總磁