Suprajohteen jännite-virtamittauksen analysointi

Abstract

Suprajohtavuus mahdollistaa uusia tieteellisiä läpimurtoja, kuten ITER:in ja Cernin LHC:n. Sen avulla korvataan konventionaalisia sähköteknisiä järjestelmiä, kuten magneettikuvauslaitteita. Nämä teknologiat vaativat paljon suprajohtavaa johdinta, jonka jännite-virta-ominaiskäyrä täytyy selvittää. Kriittisen virran mittaus on tähän tarkoitukseen vakiintunut toimenpide, joka suoritetaan näyteosuudelle jokaisesta tuotetusta johdinyksiköstä. Tämän diplomityön tarkoitus on tarkastella kriittisen virran mittausta, johon viitataan myös termillä V (I)-mittaus. Todellisten johtimien kriittisen virran mittausdataa analysoidaan ja sitä verrataan työn osana tuotettuun simulaatiodataan. Tämä diplomityö koostuu kahdesta osasta: teoriasta ja koeosiosta. Teoriaosuus esittelee suprajohteen toiminnan ja monimutkaisen johdinrakenteen ymmärtämiselle välttämättömättömän taustatiedon. Se käy läpi tämänhetkiset kaupalliset suprajohdemateriaalit ja selittää ainutlaatuisten NbTi-pohjaisten johdinten menestyksen nykyaikaisissa magneettikuvauslaiteissa. Diplomityö luo lisäksi katsauksen suprajohteiden kriittisen virran mittauksen historiaan ja tekijöihin, jotka johtivat alan standardien kehittämiseen. Kriittisen virran mittauksen standardi NbTi-johtimille liittyy keskeisesti tähän diplomityöhön, joten sitä referoidaan työlle oleellisilta osin. Kokeellinen osio tutkii virran ja jännitteen varianssien vaikutusta V-I-analysointityökalu-tietokoneohjelman määrittämiin kriittisen virran ja n-arvon luottamusväleihin. n-arvon vaikutusta arvioidaan sekä kirjallisuuskatsauksessa että magneettisen vaimenemisen esimerkin kautta. Lisäksi mittausdatan painottamista kriittisen virran mittauksessa tarkastellaan. V-I-työkalun käyttämiseen suositellut asetukset esitellään ja kattava mittausmanuaali kirjoitetaan tukemaan työkalun tehokasta hyödyntämistä.