一种用Campbell法测量超导体电流密度的装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种用Campbell法测量超导体电流密度的装置。本发明的技术方案要点为：一种用Campbell法测量超导体电流密度的装置，主要由探测设备和输出信号处理保存设备构成，探测设备包括检测线圈和参比线圈，输出信号处理保存设备包括调谐电路、电压表和计算机，该计算机装有辅助测量和控制系统，用于对数据进行记录和分析，所述的检测线圈和参比线圈中形成的电信号经过外接的调谐电路将调制的信号发送到电压表和计算机。本发明用电压来表征线圈内的磁通变化从而来确定超导体的磁场穿透深度，对磁场穿透深度与磁感应强度关系求其斜率得到超导临界电流密度，双线圈检测样品作用的有效信号，准确可靠，把Campbell磁测量电流理论用可实施的测量工具来实现。
【专利说明】—种用Campbel I法测量超导体电流密度的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及超导电性测量【技术领域】，具体涉及一种用Campbell法测量超导体电流密度的装置。
【背景技术】
[0002]超导电性的研究属于一种发展中的学科，在超导材料的特性研究、性能测量领域还不成熟，临界电流特性是超导材料的基本特性之一，临界电流规律是超导应用的重要参量，也是衡量超导材料质量的主要技术指标，研究其测量手段不仅可以进一步研究材料自身特性，还能为超导材料的应用与开发服务。例如高温超导电缆输电的主体是高温超导带材，影响高温超导电缆中高温超导带材临界电流Ic大小的直接原因是温度和磁场强度，其它因素通过这两个变量间接地影响超导带材的临界状态，如导体内的应力、导管内液氮的压力或者流量、超导带材间电流分布的均衡性以及超导带材上的电压等。
[0003]电输运法和磁测量法是测量临界电流密度较为广泛使用的两大类方法:四引线法是测量超导体的临界电流密度最通用的电测量方法，也可以称为传输电流法或阻尼法；直流磁化法的测试中常采用超导量子磁力仪(SQUID measurement)测量样品的直流磁化，实验中通常测量样品的磁滞回线，采用一维近似和毕恩模型计算样品中的临界电流密度；交流磁化法通过测定交流磁化系数估算出临界电流密度的大小。Campbell法测试超导体临界电流密度的方法是，把超导体放入直流和交流叠加的外磁场中，通过测量超导体磁场穿透深度与外磁场交流量的关系，通过计算其斜率来得到超导体的临界电流密度。另外，通过Campbell所得结果能得到其它方法不能得到的一些结果，例如区域电流和整体电流，钉扎类型和位置等信息。因此能够精确测量磁场穿透深度和变化磁场关系成为Campbell法的关键，目前国外少数几个课题组从事这一测量方法的研究，国内的课题研究还在初始阶段。
【发明内容】
[0004]本发明解决的技术问题是提供了一种用Campbell法测量超导体电流密度的装置，该装置应用于PPMS设备上，在PPMS设备提供的工作环境下，用设计的双线圈系统来探测超导体的磁场穿透深度，进而计算超导体的临界电流密度。
[0005]本发明的技术方案为:一种用Campbell法测量超导体电流密度的装置，其特征在于主要由探测设备和输出信号处理保存设备构成，所述的探测设备包括两个相同的线圈，两个相同的线圈分别为检测线圈和参比线圈，所述的输出信号处理保存设备包括调谐电路、电压表和计算机，该计算机装有辅助测量和控制系统，用于对数据进行记录和分析，所述的检测线圈和参比线圈中形成的电信号经过外接的调谐电路将调制的信号发送到电压表和计算机。
[0006]本发明的工作原理为:由PPMS设备提供的的外加直流磁场和交流磁场均匀分布在工作区内，分别穿过参比线圈和检测线圈，由于超导体在磁场中有规律运动以及交流磁场作用，在超导体中形成了感应电流，感应电流的存在又形成一定的抗磁性，这些电流信号形成的穿过检测线圈区域的磁场变化，由电磁感应作用，在检测线圈中就形成电压，经过外接信号放大系统这些在超导体中形成的感应信号能够被外接的电压表表征。同时，由于交流磁场的作用就能在线圈中形成感应作用，因此在检测线圈中检测的电压还包括交流电流作用的成分，设计的参比线圈就是能够检测这部分由于交流信号形成的电压作用。超导体的有效信号应该是检测线圈的信号扣除参比线圈的交流磁场的信号，在检测线圈外接的控制调谐电路上接上计算机辅助测量与控制(CAMAC)系统对数据进行记录和分析。主要理论依据如下:
磁场穿透深度与外磁场关系满足:
【权利要求】
1.一种用Campbell法测量超导体电流密度的装置，其特征在于主要由探测设备和输出信号处理保存设备构成，所述的探测设备包括两个相同的线圈，两个相同的线圈分别为检测线圈和参比线圈，所述的输出信号处理保存设备包括调谐电路、电压表和计算机，该计算机装有辅助测量和控制系统，用于对数据进行记录和分析，所述的检测线圈和参比线圈中形成的电信号经过外接的调谐电路将调制的信号发送到电压表和计算机。
【文档编号】G01R19/08GK103926454SQ201410107778
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年3月21日
【发明者】刘志勇, 唐亚楠, 楚庄, 黎文峰, 张娜 申请人:河南师范大学