Säiekoon vaihtelun vaikutus NbTi-suprajohteen suorituskykyyn
Laine, Antti (2015)
2015
Automaatiotekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-03-04
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201502181088
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201502181088
Tiivistelmä
Suprajohtimen valmistusprosessissa johtimen molempiin päihin muodostuvat niin sanotut muutosvyöhykkeet, joissa johtimen alfa-arvo sekä filamenttien muoto ja koko vaihtelevat. Tämän työn tavoitteena on selvittää, miten nämä vaihtelut vaikuttavat johtimen suorituskykyyn kuten stabiilisuuteen ja johtimessa syntyviin häviöihin. Lisäksi työssä selvitetään kokeellisten mittausten avulla, miten muutosvyöhykkeet vaikuttavat johtimen kriittiseen virtaan, kriittiseen virrantiheyteen ja n-arvoon.
Yleinen filamenttien epämuodostumista aiheuttanut tekijä on ollut ns. sausaging-ilmiö, jonka pääasiallisena aiheuttajana on ollut kuparin ja titaanin kemiallinen reagoiminen. Muutosvyöhykkeet syntyvät sen sijaan billetin puristusprosessin aikana johtuen kovuuserosta NbTi-filamenttien ja kuparin välillä. Työssä perehdytään siten myös puristusprosessiin ja pohditaan tarkemmin, mitkä tekijät prosessissa vaikuttavat muutosvyöhykkeiden muodostumiseen.
Adiabaattisen ja dynaamisen stabiilisuuskriteerin mukaisesti suprajohtimen stabiilisuus heikkenee filamenttikoon kasvaessa. Filamenttien epämuodostuminen aiheuttaa usein myös filamenttien kytkeytymistä ja johtimessa syntyvien häviöiden kasvua. Mittauksissa todettiin alfa-arvon vaikuttavan selvästi johtimen kriittisen virran määrään. Tämä johtuu filamenttien yhteenlasketun poikkipinta-alan vaihtelusta eri näytteillä. Toisaalta näytteiden kriittiseen virrantiheyteen tai n-arvoon muutosvyöhykkeillä ei mittaustulosten perusteella näytä olevan huomattavaa vaikutusta.
Yleinen filamenttien epämuodostumista aiheuttanut tekijä on ollut ns. sausaging-ilmiö, jonka pääasiallisena aiheuttajana on ollut kuparin ja titaanin kemiallinen reagoiminen. Muutosvyöhykkeet syntyvät sen sijaan billetin puristusprosessin aikana johtuen kovuuserosta NbTi-filamenttien ja kuparin välillä. Työssä perehdytään siten myös puristusprosessiin ja pohditaan tarkemmin, mitkä tekijät prosessissa vaikuttavat muutosvyöhykkeiden muodostumiseen.
Adiabaattisen ja dynaamisen stabiilisuuskriteerin mukaisesti suprajohtimen stabiilisuus heikkenee filamenttikoon kasvaessa. Filamenttien epämuodostuminen aiheuttaa usein myös filamenttien kytkeytymistä ja johtimessa syntyvien häviöiden kasvua. Mittauksissa todettiin alfa-arvon vaikuttavan selvästi johtimen kriittisen virran määrään. Tämä johtuu filamenttien yhteenlasketun poikkipinta-alan vaihtelusta eri näytteillä. Toisaalta näytteiden kriittiseen virrantiheyteen tai n-arvoon muutosvyöhykkeillä ei mittaustulosten perusteella näytä olevan huomattavaa vaikutusta.