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脈沖磁場專用臨界電流測量系統(tǒng)

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

通過調(diào)節(jié)時間，CryoPulse-BI系統(tǒng)能夠產(chǎn)生同步的磁場和電流脈沖。當樣品處于脈沖磁場之中時，用戶能對超導(dǎo)樣品施加一個可調(diào)節(jié)的電流。通過改變磁場強度，樣品的電流以及B-I時間就能夠?qū)Τ瑢?dǎo)樣品的性能進行徹底的研究，得到其臨界電流。樣品測量的過程僅需要點擊幾次鼠標，花費的時間非常少。

樣品在制備和安裝到樣品桿上后，通過專用的密封連接裝置能快速更換樣品桿。如果想對熟悉的樣品進行高精密的測量，用戶可以選擇自動掃描過程。當系統(tǒng)進行這種自動掃描過程時，用戶可以準備安裝新樣品到樣品桿上，以確保系統(tǒng)高效運行。通過這種方式在脈沖場下測量的伏安特性曲線與比傳統(tǒng)的在直流場中測量的結(jié)果是一致的。因此，CroPulse-BI系統(tǒng)與傳統(tǒng)的直流臨界電流測量技術(shù)相比，被認為實驗效率更高、測量功能更強大，運行起來也更便宜的新技術(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)計使得它很容易進行升級和擴展。如果用戶需要將系統(tǒng)升級到更高的磁場，更大的體積以及更好磁場均勻度，無需花費很多資金，用戶僅需要擴展電源的容量，購買更高的脈沖磁體即可。(CryoPulse系統(tǒng)可以配各種高場線圈。)而且，用戶可以考慮使用平頂脈沖磁體，此時dB/dT≈0，這樣就能得到一個準穩(wěn)態(tài)的磁場。所以，CryoPulse系統(tǒng)即可以對超導(dǎo)樣品提供動態(tài)的測量環(huán)境，也可以對超導(dǎo)樣品進行靜態(tài)的性能測量。

CryoPulse-BI系統(tǒng)的特點

　　- 極高的性價比，較少的投入就能獲得很高的磁場

　　- 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)計便于磁體更換和設(shè)備升級到更高的能量或更高的磁場

　　- 液氦損耗極小，運行成本很低

　　- 只要簡單改變實驗參數(shù)就能實驗樣品性能的快速掃描

　　- 僅需要點擊鼠標就能選擇0－30T的磁場或0－7kA的電流

　　- 友好的用戶界面，方便用戶操作

　　- 快速樣品更換：直接插入樣品桿即可測量

　　- 高度可重復(fù)，測量精度好

　　- 可以選擇不同的測量方式：電流垂直于磁場或電流平行于磁場

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

系統(tǒng)組成部分（圖1）

　　1、 標準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)采集及信號處理系統(tǒng)，如圖中的部件4。

　　6、標準的CDM-C電容房地電源系統(tǒng)（2kJ），用于對樣品提供脈沖電流，如圖中的部件5。

圖1、CryoPulse-BI系統(tǒng)的構(gòu)成

部分測量結(jié)果（見圖2和圖3）

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

圖2、當測量如圖所示的伏安特性曲線時，曲線的斜率跟實驗中的峰值電流相關(guān)，這是由于NbTi和銅基體之間的分流增強了。

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