Исследование локально замороженного магнитного поля в ВТСП керамике

Abstract

Исследованы свойства локально замороженного (в области диаметром 0,5 мм) магнитного поля в пластине YBa₂Cu₃O₇₋x толщиной 0,5 мм в зависимости от величины поля возбуждения, режима замораживания и транспортного тока через образец. Первый режим — охлаждение керамики до 77 К в поле возбуждения с последующим его выключением, второй режим — охлаждение в земном поле с последующим включением и выключением поля возбуждения. При поле возбуждения до 2000 А/м в этих режимах формируются два различных типа макроскопических токовых вихревых структур, генерирующих замороженное поле. При этом локальное критическое поле возбуждения при формировании вихревой структуры по второму режиму превышает однородное перпендикулярное критическое поле пластины в 10 раз и составляет 1700 А/м. С другой стороны, вихревая структура первого типа может быть сформирована практически любым слабым полем возбуждения, в том числе меньшим, чем критическое поле вихревой структуры второго типа. В рамках представления керамики как джозефсоновской среды предложены физические модели обоих типов вихревых структур, наиболее полно соответствующие результатам экспериментов. В результате воздействия силы Лоренца на вихревую структуру первого типа при пропускании транспортного тока через пластину зарегистрировано ее перемещение. Это позволило рассчитать силу пиннинга Fp и оценить величину вязкости движения η такой вихревой структуры в керамике: Fp - 6⋅10⁻⁸H, η - 6 ⋅10⁻⁵ кг/с.

Досліджено властивості локально замороженого (в області діаметром 0,5 мм) магнітного поля в пластині YBa₂Cu₃O₇₋x завтовшки 0,5 мм у залежності від величини поля збудження, режиму заморожування та транспортного струму через зразок. Перший режим — охолодження кераміки до 77 К у полі збудження з наступним його вимиканням, другий режим — охолодження у земному полі з наступним вмиканням і вимиканням поля збудження. При полі збудження до 2000 А/м у цих режимах формуються два різних типи макроскопічних струмових вихоревих структур, що генерують заморожене поле. При цьому локальне критичне поле збудження при формуванні вихоревої структури по другому режиму перевищує однорідне перпендикулярне критичне поле пластини в 10 разів і складає 1700 А/м. З іншого боку, вихорева структура першого типу може бути сформована практично будь-яким слабким полем збудження, у тому числі меншим, ніж критичне поле вихоревої структури другого типу. У рамках уявлення кераміки як джозефсонівського середовища запропоновано фізичні моделі обох типів вихоревих структур, що найбільше повно відповідають результатам експериментів. В результаті впливу сили Лоренца на вихореву структуру першого типу при пропущенні транспортного струму через пластину зареєстроване її переміщення. Це дозволило розрахувати силу пінінгу Fp та зробити оцінку величини в’язкості руху η такої вихоревої структури в кераміці: Fp - 6⋅10⁻⁸H, η - 6 ⋅10⁻⁵ кг/с.

The properties of local frozen (in 0.5 mm dia region) magnetic field in ceramics plate YBa₂Cu₃O₇₋x 0.5 mm thick are investigated as a function of excitation field, frozen regime and transport current through the specimen. The first regime is a cooling to 77 K in the excitation field followed by switching off the field. The second regime is a cooling in the Earth magnetic field followed by switching on and switching off the excitation field. Two different types of macroscopic current vortex structure generating the frozen field (up to 2000 A/m) can be formed by the regimes. On formation of the vortex structure by the second regime (1700 A/m) the local critical field is ten times higher than uniform perpendicular critical field of the ceramics plate. On the other hand, the vortex structure formed by the first regime can be created by any weak excitation field even though the field is less than the critical field of formation of the second type vortex structure. Physical models of both types of the vortex structures corresponding to the experimental data are discussed in the frame of the ceramics concept as a Josephson medium. The movement of the first type vortex structure was registered as a result of the Lorenz force influence on the vortex structure with passing the direct transport current through the plate. This pernits the pinning force ( Fp) and the viscosity (η) of a vortex structure motion to be estimated: Fp - 6⋅10⁻⁸H, η - 6 ⋅10⁻⁵ kg/s.