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脈沖磁場(chǎng)專(zhuān)用臨界電流測(cè)量系統(tǒng)

CryoPulse-BI系統(tǒng)提供了在高磁場(chǎng)和大電流密度下對(duì)超導(dǎo)材料的臨界電流的直接測(cè)量方法。這個(gè)系統(tǒng)是與英國(guó)劍橋大學(xué)的應(yīng)用超導(dǎo)和低溫科學(xué)組合作開(kāi)發(fā)的。

通過(guò)調(diào)節(jié)時(shí)間，CryoPulse-BI系統(tǒng)能夠產(chǎn)生同步的磁場(chǎng)和電流脈沖。當(dāng)樣品處于脈沖磁場(chǎng)之中時(shí)，用戶(hù)能對(duì)超導(dǎo)樣品施加一個(gè)可調(diào)節(jié)的電流。通過(guò)改變磁場(chǎng)強(qiáng)度，樣品的電流以及B-I時(shí)間就能夠?qū)Τ瑢?dǎo)樣品的性能進(jìn)行徹底的研究，得到其臨界電流。樣品測(cè)量的過(guò)程僅需要點(diǎn)擊幾次鼠標(biāo)，花費(fèi)的時(shí)間非常少。

樣品在制備和安裝到樣品桿上后，通過(guò)專(zhuān)用的密封連接裝置能快速更換樣品桿。如果想對(duì)熟悉的樣品進(jìn)行高精密的測(cè)量，用戶(hù)可以選擇自動(dòng)掃描過(guò)程。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行這種自動(dòng)掃描過(guò)程時(shí)，用戶(hù)可以準(zhǔn)備安裝新樣品到樣品桿上，以確保系統(tǒng)高效運(yùn)行。通過(guò)這種方式在脈沖場(chǎng)下測(cè)量的伏安特性曲線與比傳統(tǒng)的在直流場(chǎng)中測(cè)量的結(jié)果是一致的。因此，CroPulse-BI系統(tǒng)與傳統(tǒng)的直流臨界電流測(cè)量技術(shù)相比，被認(rèn)為實(shí)驗(yàn)效率更高、測(cè)量功能更強(qiáng)大，運(yùn)行起來(lái)也更便宜的新技術(shù)。

　　CryoPulse系統(tǒng)中*昂貴的部分是電容放電電源系統(tǒng)。然而模塊化的設(shè)計(jì)使得它很容易進(jìn)行升級(jí)和擴(kuò)展。如果用戶(hù)需要將系統(tǒng)升級(jí)到更高的磁場(chǎng)，更大的體積以及更好磁場(chǎng)均勻度，無(wú)需花費(fèi)很多資金，用戶(hù)僅需要擴(kuò)展電源的容量，購(gòu)買(mǎi)更高的脈沖磁體即可。(CryoPulse系統(tǒng)可以配各種高場(chǎng)線圈。)而且，用戶(hù)可以考慮使用平頂脈沖磁體，此時(shí)dB/dT≈0，這樣就能得到一個(gè)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的磁場(chǎng)。所以，CryoPulse系統(tǒng)即可以對(duì)超導(dǎo)樣品提供動(dòng)態(tài)的測(cè)量環(huán)境，也可以對(duì)超導(dǎo)樣品進(jìn)行靜態(tài)的性能測(cè)量。

CryoPulse-BI系統(tǒng)的特點(diǎn)

　　- 極高的性?xún)r(jià)比，較少的投入就能獲得很高的磁場(chǎng)

　　- 效率很高，較低的損耗就能獲得很高的電流密度

　　- 緊湊模塊化設(shè)計(jì)便于磁體更換和設(shè)備升級(jí)到更高的能量或更高的磁場(chǎng)

　　- 液氦損耗極小，運(yùn)行成本很低

　　- 只要簡(jiǎn)單改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)就能實(shí)驗(yàn)樣品性能的快速掃描

　　- 僅需要點(diǎn)擊鼠標(biāo)就能選擇0－30T的磁場(chǎng)或0－7kA的電流

　　- 友好的用戶(hù)界面，方便用戶(hù)操作

　　- 快速樣品更換：直接插入樣品桿即可測(cè)量

　　- 高度可重復(fù)，測(cè)量精度好

　　- 可以選擇不同的測(cè)量方式：電流垂直于磁場(chǎng)或電流平行于磁場(chǎng)

　　- 可以研究樣品的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能（寬平頂脈沖磁場(chǎng)或dB/dt掃描）

系統(tǒng)組成部分（圖1）

　　1、 標(biāo)準(zhǔn)CDM-M電容放電脈沖磁體電源系統(tǒng)，圖中的部件1。

　　2、 變溫系統(tǒng)（4K或77K），如圖中的部件2。

　　3、 液氮冷卻脈沖磁體，在圖中的部件2內(nèi)。

　　4、通常從頂部安裝的樣品桿，如圖中的部件3。

　　5、 數(shù)據(jù)采集及信號(hào)處理系統(tǒng)，如圖中的部件4。

　　6、標(biāo)準(zhǔn)的CDM-C電容房地電源系統(tǒng)（2kJ），用于對(duì)樣品提供脈沖電流，如圖中的部件5。

圖1、CryoPulse-BI系統(tǒng)的構(gòu)成

部分測(cè)量結(jié)果（見(jiàn)圖2和圖3）

　　CryoPulse-BI系統(tǒng)能夠用于測(cè)量低溫超導(dǎo)體（NbTi和Nb₃Sn）和高溫超導(dǎo)材料（BSCCO帶材）的性質(zhì)。

圖2、當(dāng)測(cè)量如圖所示的伏安特性曲線時(shí)，曲線的斜率跟實(shí)驗(yàn)中的峰值電流相關(guān)，這是由于NbTi和銅基體之間的分流增強(qiáng)了。

圖3、下圖中顯示了用兩種方法測(cè)量的臨界電流，**測(cè)量到了11T。在磁場(chǎng)垂直于電流時(shí)，CryoPulse-BI系統(tǒng)測(cè)量的結(jié)果與傳統(tǒng)的DC測(cè)量結(jié)果是一致的。