Сверхпроводники в магнитном поле

Сентябрь 2, 2022

Главная
Алгебра
Сверхпроводники в магнитном поле

Содержание

2. Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизм Внутри массивного СП: В=0, χ=-1/4π
3. Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизм Включим Н. Угол отклонения Г равен: ϕ~q= = = ~Ф=BS q-заряд,
4. Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизм
5. Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизм Картина распределения поля и токов. 1) В поле Н возникает экранирующий
6. Магнитные свойства сверхпроводников Магнитная индукция
7. Магнитные свойства сверхпроводников Намагниченность
8. Магнитные свойства сверхпроводников Неидеальный образец.→Неоднородности, примеси, дефекты
9. Магнитные свойства сверхпроводников Неидеальный образец.→Неоднородности, примеси, дефекты 1) Нет четкого Нс («разные фазы»). 2) Необратимость (гистерезис).
10. Магнитные свойства сверхпроводников Неидеальный образец.→Неоднородности, примеси, дефекты
11. Измерения намагниченности М сверхпроводника Выдергивание образца из катушки в поле Н Отклонение гальванометра ϕ~ΔФ~M. Здесь ΔФ
12. Измерения намагниченности М сверхпроводника Обычно встречные катушки ϕ~ΔФ~2M. ЭДС складываются, отброс гальванометра в 2 раза больше
13. Измерения намагниченности М сверхпроводника Интегрирующий метод Меняется внешнее поле H(t). Образец неподвижен. Интегратор дает на выходе
14. Измерения намагниченности М сверхпроводника Интегрирующий метод Пример простейшего интегратора: Напряжения (сигналы) на входе и выходе:
15. Измерения намагниченности М сверхпроводника Интегрирующий метод ЭДС ε на входе интегратора: ε=εА-εВ=-(1/с){dФА/dt-dФB/dt}-(S/c){d(H+4πM)/dt-dH/dt}=-(4πS/c)dM/dt. Считается SA=SB=S, μ=1. После
16. Зависимость λ от Т В теории БКШ при Т→Тс концентрация электронов ns~ns(0) (1-T/Tc), т.е. λБКШ=λБКШ(Т)·(1–T/Tc)-1/2 На
17. Зависимость λ от Т Методы измерения λ 1) Наблюдение прямого проникновения поля через тонкую пленку с
18. Зависимость глубины проникновения λ в СП от длины свободного пробега носителей заряда l (т.е. от чистоты
19. Зависимость λ от l длина когерентности ξ («размер пары») зависит от чистоты материала А глубина проникновения
20. Глубина проникновения поля в СП для тонких пленок Здесь Н=Н||, d~λ. При уменьшении d поле все
21. Глубина проникновения поля в СП для тонких пленок Gs(H)=Gs(0)− (1) Если M=-(1/4π)H→массивный СП, то из (1)
22. Глубина проникновения поля в СП для тонких пленок
23. Промежуточное состояние Коэффициент размагничивания СП шар в поле H В точке А плотность силовых линий увеличена,
24. Промежуточное состояние 1) При Нс возникает особое – промежуточное – состояние. 2) В т.А должно быть
25. Промежуточное состояние Магнитный поток, проникающий в катушку: Пунктир – ситуация для цилиндра || полю, когда nМ
26. Прямое наблюдение доменной структуры Опыт Шальникова и Мешковского У Bi очень сильная зависимость R(H). Проволочка диаметром
28. Скачать презентацию

Слайд 2

Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизм
Внутри массивного СП: В=0, χ=-1/4π

Слайд 3

Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизм
Включим Н. Угол отклонения Г равен:
ϕ~q= =

= ~Ф=BS

q-заряд, протекший через гальванометр, I-ток через гальванометр,
ε-ЭДС, Ф-магнитный поток через измерительную катушку L, S-площадь (nSсредн) катушки L, n-число витков катушки L

Слайд 4

Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизм

Слайд 5

Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизм
Картина распределения поля и токов.
1) В поле

Н возникает экранирующий поверхностный ток В=0.
2) Вне СП Нвнеш=Ввнеш (т.к. μ=1)=Н+Нs. Где Н-поле соленоида, Нs-поле, создаваемое поверхностными
токами (js).
Всё это эквивалентно картине В=Н+4πМ с М=-(1/4π)Н.
3) Поверхностные токи!

Слайд 6

Магнитные свойства сверхпроводников
Магнитная индукция

Слайд 7

Магнитные свойства сверхпроводников
Намагниченность

Слайд 8

Магнитные свойства сверхпроводников
Неидеальный образец.→Неоднородности, примеси, дефекты

Слайд 9

Магнитные свойства сверхпроводников
Неидеальный образец.→Неоднородности, примеси, дефекты
1) Нет четкого Нс («разные фазы»).
2)

Необратимость (гистерезис).
3) Остаточный магнитный поток (или В) при Н=0. Неполный эффект Мейснера.
4) Остаточная намагниченность = захваченный или «замороженный» магнитный поток

Слайд 10

Магнитные свойства сверхпроводников
Неидеальный образец.→Неоднородности, примеси, дефекты

Слайд 11

Измерения намагниченности М сверхпроводника
Выдергивание образца из катушки в поле Н
Отклонение гальванометра

ϕ~ΔФ~M. Здесь ΔФ – изменение потока в катушке

Слайд 12

Измерения намагниченности М сверхпроводника
Обычно встречные катушки
ϕ~ΔФ~2M. ЭДС складываются, отброс гальванометра в

2 раза больше

Слайд 13

Измерения намагниченности М сверхпроводника
Интегрирующий метод
Меняется внешнее поле H(t). Образец неподвижен.
Интегратор дает

на выходе Vвых~

Слайд 14

Измерения намагниченности М сверхпроводника
Интегрирующий метод
Пример простейшего интегратора:
Напряжения (сигналы) на входе и

выходе:

Слайд 15

Измерения намагниченности М сверхпроводника
Интегрирующий метод
ЭДС ε на входе интегратора:
ε=εА-εВ=-(1/с){dФА/dt-dФB/dt}-(S/c){d(H+4πM)/dt-dH/dt}=-(4πS/c)dM/dt.
Считается SA=SB=S, μ=1.
После

интегратора V~ ~M

Слайд 16

Зависимость λ от Т
В теории БКШ при Т→Тс концентрация электронов
ns~ns(0)

(1-T/Tc), т.е. λБКШ=λБКШ(Т)·(1–T/Tc)-1/2

На эксперименте λexp:
λexp=λ(0)·[1–(T/Tc)4]-1/4.
При Т→Тс
λexp~(1–T/Tc)-1/2,
т.е. согласуется с БКШ

Слайд 17

Зависимость λ от Т
Методы измерения λ
1) Наблюдение прямого проникновения поля через

тонкую пленку с d≤λ.
2) Измерение резонансной частоты объемного резонатора из сверхпроводника

С Т меняется глубина проникновения поля, т.е. эффективный размер полости резонатора, т.е. его частота

3) Измерение частоты LC-генератора, в котором в качестве индуктивности L используется катушка со СП сердечником

Слайд 18

Зависимость глубины проникновения λ в СП от длины свободного пробега носителей

заряда l (т.е. от чистоты материала)

Слайд 19

Зависимость λ от l
длина когерентности ξ («размер пары») зависит от чистоты

материала

А глубина проникновения магнитного поля в сверхпроводник:
λ(l)=λ∞ .
Здесь λ∞=λ(l=∞). Хорошее согласие с экспериментом

Слайд 20

Глубина проникновения поля в СП для тонких пленок
Здесь Н=Н||, d~λ. При

уменьшении d поле все больше проникает в пленку

Эксперимент: Нспленки>Нсмассив при d<λ

Слайд 21

Глубина проникновения поля в СП для тонких пленок
Gs(H)=Gs(0)− (1)
Если M=-(1/4π)H→массивный СП,

то из (1) получим
Gs(H)=Gs(0)+Н2/8π (2)
Здесь член Н2/8π - энергия экранирующих токов и вытесненного поля.
Вспомним, что Gn(H)=Gn(0)=Gs(0)+Hc2/8π
Gn не зависит от Н при отсутствии парамагнетизма.
Это основное уравнение термодинамики сверхпроводников.
Таким образом, при Н=Нс величина Gs достигает Gn

Слайд 22

Глубина проникновения поля в СП для тонких пленок

Слайд 23

Промежуточное состояние
Коэффициент размагничивания
СП шар в поле H
В точке А плотность силовых

линий увеличена, т.е.
Нэф≡На>H
(из-за добавочных токов)

Записывают Нэф=Н-4πnMM это эквивалентно B=H+4πM.
Здесь nM – коэффициент размагничивания (размагничивающий фактор).
M=-(1/4π)Hэф, т.е. Hэф=H/(1-nM).
В т.А nM = 1/3 сфера
½ провод ⊥ полю
0 провод || полю

Слайд 24

Промежуточное состояние
1) При Нс < Hэф < Hc/(1-nM) или (1-nM)Hc < H

возникает особое – промежуточное – состояние.
2) В т.А должно быть N-состояние (поле >Hc).
Но весь шар не может перейти в N-состояние, мало среднее поле. Ведь если шар перейдет весь в N-состояние, то поле внутрь и H3) Произойдет расслоение на N и S области – домены

Слайд 25

Промежуточное состояние
Магнитный поток, проникающий в катушку:
Пунктир – ситуация для цилиндра ||

полю, когда nМ = 0

Слайд 26

Прямое наблюдение доменной структуры
Опыт Шальникова и Мешковского
У Bi очень сильная зависимость

R(H). Проволочка диаметром 30-50 мкм.
В СП области Н=0, В N-области Н=Нс

Сверхпроводники в магнитном поле

Содержание

Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизмВнутри массивного СП: В=0, χ=-1/4π

Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизмВключим Н. Угол отклонения Г равен:ϕ~q= =

Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизм

Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизмКартина распределения поля и токов. 1) В поле

Магнитные свойства сверхпроводниковМагнитная индукция

Магнитные свойства сверхпроводниковНамагниченность

Магнитные свойства сверхпроводниковНеидеальный образец.→Неоднородности, примеси, дефекты

Магнитные свойства сверхпроводниковНеидеальный образец.→Неоднородности, примеси, дефекты1) Нет четкого Нс («разные фазы»).2)

Магнитные свойства сверхпроводниковНеидеальный образец.→Неоднородности, примеси, дефекты

Измерения намагниченности М сверхпроводникаВыдергивание образца из катушки в поле НОтклонение гальванометра

Измерения намагниченности М сверхпроводникаОбычно встречные катушкиϕ~ΔФ~2M. ЭДС складываются, отброс гальванометра в

Измерения намагниченности М сверхпроводникаИнтегрирующий методМеняется внешнее поле H(t). Образец неподвижен.Интегратор дает

Измерения намагниченности М сверхпроводникаИнтегрирующий методПример простейшего интегратора:Напряжения (сигналы) на входе и

Измерения намагниченности М сверхпроводникаИнтегрирующий методЭДС ε на входе интегратора:ε=εА-εВ=-(1/с){dФА/dt-dФB/dt}-(S/c){d(H+4πM)/dt-dH/dt}=-(4πS/c)dM/dt.Считается SA=SB=S, μ=1.После

Зависимость λ от ТВ теории БКШ при Т→Тс концентрация электронов ns~ns(0)

Зависимость λ от ТМетоды измерения λ1) Наблюдение прямого проникновения поля через

Зависимость глубины проникновения λ в СП от длины свободного пробега носителей

Зависимость λ от lдлина когерентности ξ («размер пары») зависит от чистоты

Глубина проникновения поля в СП для тонких пленокЗдесь Н=Н||, d~λ. При

Глубина проникновения поля в СП для тонких пленокGs(H)=Gs(0)− (1)Если M=-(1/4π)H→массивный СП,

Глубина проникновения поля в СП для тонких пленок

Промежуточное состояниеКоэффициент размагничиванияСП шар в поле HВ точке А плотность силовых

Промежуточное состояние1) При Нс < Hэф < Hc/(1-nM) или (1-nM)Hc < H

Промежуточное состояниеМагнитный поток, проникающий в катушку:Пунктир – ситуация для цилиндра ||

Прямое наблюдение доменной структурыОпыт Шальникова и МешковскогоУ Bi очень сильная зависимость

Похожие презентации

Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизм
Внутри массивного СП: В=0, χ=-1/4π

Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизм
Включим Н. Угол отклонения Г равен:
ϕ~q= =

Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизм
Картина распределения поля и токов.
1) В поле

Магнитные свойства сверхпроводников
Магнитная индукция

Магнитные свойства сверхпроводников
Намагниченность

Магнитные свойства сверхпроводников
Неидеальный образец.→Неоднородности, примеси, дефекты

Магнитные свойства сверхпроводников
Неидеальный образец.→Неоднородности, примеси, дефекты
1) Нет четкого Нс («разные фазы»).
2)

Магнитные свойства сверхпроводников
Неидеальный образец.→Неоднородности, примеси, дефекты

Измерения намагниченности М сверхпроводника
Выдергивание образца из катушки в поле Н
Отклонение гальванометра

Измерения намагниченности М сверхпроводника
Обычно встречные катушки
ϕ~ΔФ~2M. ЭДС складываются, отброс гальванометра в

Измерения намагниченности М сверхпроводника
Интегрирующий метод
Меняется внешнее поле H(t). Образец неподвижен.
Интегратор дает

Измерения намагниченности М сверхпроводника
Интегрирующий метод
Пример простейшего интегратора:
Напряжения (сигналы) на входе и

Измерения намагниченности М сверхпроводника
Интегрирующий метод
ЭДС ε на входе интегратора:
ε=εА-εВ=-(1/с){dФА/dt-dФB/dt}-(S/c){d(H+4πM)/dt-dH/dt}=-(4πS/c)dM/dt.
Считается SA=SB=S, μ=1.
После

Зависимость λ от Т
В теории БКШ при Т→Тс концентрация электронов
ns~ns(0)

Зависимость λ от Т
Методы измерения λ
1) Наблюдение прямого проникновения поля через

Зависимость λ от l
длина когерентности ξ («размер пары») зависит от чистоты

Глубина проникновения поля в СП для тонких пленок
Здесь Н=Н||, d~λ. При

Глубина проникновения поля в СП для тонких пленок
Gs(H)=Gs(0)− (1)
Если M=-(1/4π)H→массивный СП,

Промежуточное состояние
Коэффициент размагничивания
СП шар в поле H
В точке А плотность силовых

Промежуточное состояние
1) При Нс < Hэф < Hc/(1-nM) или (1-nM)Hc < H

Промежуточное состояние
Магнитный поток, проникающий в катушку:
Пунктир – ситуация для цилиндра ||

Прямое наблюдение доменной структуры
Опыт Шальникова и Мешковского
У Bi очень сильная зависимость