Nioobium-titaan ülijuhtivad liigendid

Seos kvanttehnoloogia ja ülijuhtivuse vahel
Kvantarvutus ja side toetuvad suurel määral ülijuhtivatele esemetele, nagu nioobium-titaankapillaartorud.

Niobium-titaanist kapillaartoru

Nb-Ti kapillaartoru materjal: Ti-45Nb, Nb53 protsenti Ti47 protsenti, Nb-50 protsenti Ti
Nioobium-titaani kapillaartoru spetsifikatsioon:
OD1mm X Seina paksus 0.14mm X 1000mm
OD1,4 mm X seina paksus 0, 14 mm x 1000 mm
OD2,2 mm X seina paksus 0,18 mm x 1500 mm

 

Nioobium-titaan ülijuhtivad liigendid

Ülijuhtivate materjalide nulltakistuse tõttu kasutatakse nioobium-titaan (Nb-Ti) ülijuhtivaid ühendusi tavaliselt ülijuhtivate kaablitena energeetikas.

 

Ülistabiilse magnetvälja tagamiseks nõuab ülijuhtivas magnetsüsteemis püsirežiimil töötamine ülijuhtivaid ühendusi. Siin esitame üksikasjaliku aruande nioobium-titaani ülijuhtivate ühenduste hindamise kohta, mis on ratsionaalselt ehitatud. Praktiliste rakenduste jaoks ülijuhtivate ristmike loomiseks kasutati jootemaatriksi asendamise tehnikas kahte tüüpi plii-vismuti (Pb-Bi) joodet, sealhulgas uudse kompositsioonina Pb42Bi58. 4,2 K juures saavutasid kõik ühendused kriitilise voolu, mis oli suurem kui 200 A. Suletud ahelaga mähise testis andis meie täiustatud ülijuhtiva ühendamise tehnika vooluahela kogutakistuseks 3.{12}} 4,2 K juures iseväljas. Viimaseks, kuid mitte vähem oluliseks, näidati püsivat režiimi töötamist Nb-Ti solenoidmähis koos püsivoolu lülitiga. See uurimus avab ukse suure jõudlusega Nb-Ti ülijuhtivate ühenduste loomiseks reaalseks kasutamiseks.

 

Väikeses ruumis ei ole võimalik luua võimsat magnetvälja tavaliste vasest (Cu) põhinevate magnetitega, ülijuhtivate magnetitega küll. Ülijuhtivad magnetid on sageli valmistatud nioobium-titaanist (Nb-Ti), mille kriitiline temperatuur (Tc) on 9,2 K ja mida kasutatakse mitmesugustes reaalsetes rakendustes. Võime luua usaldusväärseid "ülijuhtivaid ühendusi" on üks Nb-Ti iseloomulikke omadusi, mis muudab selle sobivaks enamiku kaubanduslike rakenduste jaoks. Nb-Ti magnet võib töötada püsirežiimis ja saavutada ülistabiilse magnetvälja (magnetvälja pikaajaline triivi kiirus suurusjärgus 0,1 ppm/h) tänu ülijuhtivatele ühendustele1.

Nb-Ti ülijuhtiva magneti kaks otsa tuleks püsivas režiimis töötamiseks ühendada püsiva voolu lülitiga (PCS), kasutades nioobium-titaan ülijuhtivaid ühendusi. Nb-Ti juhtide ülijuhtivate ühenduste valmistamisel on kasutatud erinevaid tehnikaid, sealhulgas jootemaatriksi asendamine2,3,4,5,6, ultrahelikeevitus7, difusioonkeevitus8, külmpressimine9,10 ja punktkeevitus10,11. Usaldusväärsuse seisukohast kasutatakse Nb-Ti ühenduste loomiseks tööstuslikes tingimustes sageli plii-vismut (Pb-Bi) joodist (Pb-Bi) kasutavat jootemaatriksi asendamise tehnikat, mis on ülijuhtiv 4,2 K juures.11 Thornton teatas esimesest suure jõudlusega Nb- Ti-ühendused tehti jootemaatriksi asendamise tehnikaga 1986. aastal2. Iseväljas 4,2 K juures suutis väljapoole ehitatud ühe liigendiga suletud ahelaga voolutihedus (Jc) saavutada kuni 143 kA/cm2 . Swensoni jt poolt loodud erinevate Nb-Ti ristmike takistus. Thorntoni lähenemisviisi kasutades hinnati tavapärase nelja sondi tehnikaga3. Nad suutsid saavutada 4,2 K juures 1 T juures liigesetakistuse 1 1011. 400 MHz tuumamagnetresonantsmagneti arvukate Nb-Ti liigeste tulemusi kirjeldasid ka Cheng jt. Suletud ahelaga katses üks nende liigestest saavutas kriitilise voolu (Ic) 89,5 A ja liigese takistuse 1.8 1013 1 T-s temperatuuril 4,2 K. 7 T loomade magnetresonantstomograafia (MRI) magneti puhul on Liu et al. lõi ja uuris ka Nb-Ti liigeseid5. Selle ühenduskohtadel, mis olid valmistatud 1.5 1 mm2 Nb-Ti/Cu traadist, oli Ic 1160 A ja 1.{58}} 0,6 T juures temperatuuril 4,2 K. Hiljuti, 2015. aastal, Motomune jt 6 uurisid jootemaatriksi asendamisel tekkinud vooluteid Nb-Ti ristmikel. Hoolimata asjaolust, et Nb-Ti ülijuhtivaid ühendusi tehakse sageli MRI sektoris ja need on MRT magnetite oluline osa, ei ole seda tehtud. palju uurimusi mitmekiuliste Nb-Ti juhtide ülijuhtivate ühendamismeetodite kohta.

Vastuseks sellele hinnati selles töös kahte Pb-Bi joodise sorti nende Jc ja Tc osas kui elujõulisi võimalusi Nb-Ti ülijuhtivate ristmike jaoks. Seejärel kasutati SEM-i, et määrata Cu-maatriksi jaoks ideaalne söövitusaeg tinaga (Sn) ja Sn-ga Pb-Bi (SEM). Need tulemused viisid ülijuhtivate ühenduste valmistamiseni suures osas inertses atmosfääris, et vältida oksüdatsiooni ja nende iseloomustamist 4, 2 K juures erinevates magnetväljades. Valmistati ühe pöördega Nb-Ti suletud ahelaga mähis, mida katsetati väljalagunemise mõõtmise meetodil, et täpselt määrata ristmiku takistus. Näidates Püsirežiimis töötamist prototüübi Nb-Ti magnetis, kinnitati püsiva režiimi toimimine äsja ehitatud nioobium-titaan ülijuhtivates ühendustes püsiva režiimi magneti jaoks.

Järeldused
Oleme kirjeldanud jootemaatriksi asendamise meetodit mitmekiulise Nb-Ti juhi ülijuhtivaks kinnitamiseks koos ülijuhtivate ristmike katsetulemustega. Esimene samm oli kinnitada kahe Pb-Bi joodise, Pb44.5Bi55.5 ja Pb42Bi58 koostis, mis võib mõjutada nende ülijuhtivusvõimet. Mõlema joodise Pb defitsiit oli kuni 1,6 protsenti . Pb44.5Bi55.5 ja Pb42Bi58 magnetiline Jc leiti olevat 2.9 103 Acm2 ja 1.19 103 Acm2 vastavalt 1 T temperatuuril 4,2 K, kuid Tc (algus) 8,5 K mõõdeti mõlema joodisega. Parim tulemus, mida kunagi teatatud, oli Pb44.5Bi55.5 Jc. Ühe parima Pb44.5Bi55.5-ga tehtud ühenduskoha Ic oli 136 A 1,65 T juures 4,2 K juures. Magnetmõõtmise tulemused olid kooskõlas Pb42Bi58-ga loodud ühenduskohtade väiksema jõudlusega võrreldes Pb44.5Bi55-ga. 5. Samuti märkisime, et vuugi lahtine Cu-traadi sidumine ei soodustanud vuugi kõrge jõudluse saavutamist. Ühendus konstrueeriti ühe pöördega Nb-Ti suletud ahelaga mähisega, et väljalangemise mõõtmist saaks kasutada liite takistuse täpseks arvutamiseks. Mõõdetud vooluahela kogutakistus, mis vastab püsirežiimi töö tehnilistele spetsifikatsioonidele, oli iseväljas 4,2 K juures 3.25 1014. Lõpuks kasutati kahe liigendiga Nb-Ti solenoidmähist ja PCS-i. püsiva režiimi töö näitamiseks. Suure jõudlusega Nb-Ti ülijuhtivate ühenduste väljatöötamine on võimalik tänu käesolevas dokumendis kirjeldatud nioobium-titaani ülijuhtivate liigeste protseduuri metoodilisele uurimisele ja järeldustele.

 

 

 

 

Kuum tags: Nioobium-titaan ülijuhtivad liitmikud, tarnijad, tootjad, tehas, kohandatud, osta, hind, noteering, kvaliteet, müüa, laos