Mối nối siêu dẫn niobi-titan

Mối liên hệ giữa công nghệ lượng tử và siêu dẫn
Điện toán lượng tử và truyền thông phụ thuộc rất nhiều vào các vật phẩm siêu dẫn như ống mao dẫn niobi titan.

Ống mao dẫn Niobi Titan

Vật liệu của ống mao dẫn Nb-Ti: Ti-45Nb, Nb53 phần trăm Ti47 phần trăm , Nb-50 phần trăm Ti
Thông số kỹ thuật của ống mao dẫn Niobi-Titanium:
OD1mm X Độ dày tường 0.14mm X 1000mm
OD1.4mm X Độ dày tường 0.14mm X 1000mm
OD2.2mm X Độ dày tường 0.18mm X 1500mm

 

Khớp nối siêu dẫn Niobi Titanium

Do vật liệu siêu dẫn không có điện trở nên các mối nối siêu dẫn Niobi-titan (Nb-Ti) thường được sử dụng làm cáp siêu dẫn trong ngành điện.

 

Để cung cấp từ trường siêu ổn định, hoạt động ở chế độ liên tục trong hệ thống nam châm siêu dẫn cần có các khớp nối siêu dẫn. Ở đây, chúng tôi cung cấp một báo cáo chi tiết về việc đánh giá các mối nối siêu dẫn niobi-titan đã được xây dựng hợp lý. Hai loại chất hàn chì-bismuth (Pb-Bi), bao gồm Pb42Bi58 là một chế phẩm mới, đã được sử dụng trong kỹ thuật thay thế ma trận chất hàn để tạo ra các mối nối siêu dẫn cho các ứng dụng thực tế. Ở mức 4,2 K, tất cả các mối nối đều đạt dòng điện tới hạn lớn hơn 200 A. Trong thử nghiệm cuộn dây vòng kín, kỹ thuật nối siêu dẫn cải tiến của chúng tôi đã tạo ra tổng điện trở mạch là 3.25 1014 ở mức 4,2 K trong trường tự. Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, hoạt động ở chế độ liên tục trong cuộn dây điện từ Nb-Ti với công tắc dòng liên tục đã được trình diễn. Nghiên cứu này sẽ mở ra cơ hội tạo ra các khớp nối siêu dẫn Nb-Ti hiệu suất cao để sử dụng trong thế giới thực.

 

Không thể tạo ra một từ trường mạnh trong một không gian nhỏ bằng nam châm dựa trên đồng (Cu) thông thường, nhưng nam châm siêu dẫn thì có thể. Nam châm siêu dẫn thường được làm bằng niobi-titan (Nb-Ti), có nhiệt độ tới hạn (Tc) là 9,2 K và được sử dụng trong nhiều ứng dụng trong thế giới thực. Khả năng tạo ra các "khớp nối siêu dẫn" đáng tin cậy là một trong những đặc điểm nổi bật của Nb-Ti giúp nó phù hợp với phần lớn các ứng dụng thương mại. Nam châm Nb-Ti có thể hoạt động ở chế độ bền bỉ và đạt được từ trường siêu ổn định (tốc độ trôi dài hạn của từ trường theo thứ tự 0.1 ppm/h) nhờ các khớp nối siêu dẫn1.

Hai đầu của nam châm siêu dẫn Nb-Ti phải được kết nối với một công tắc dòng điện liên tục (PCS) sử dụng các khớp nối siêu dẫn Niobi-titan để cho phép hoạt động ở chế độ liên tục. Việc chế tạo các kết nối siêu dẫn của dây dẫn Nb-Ti đã được báo cáo bằng nhiều kỹ thuật khác nhau, bao gồm thay thế ma trận hàn2,3,4,5,6, hàn siêu âm7, hàn khuếch tán8, ép nguội9,10, và hàn điểm10,11. Từ quan điểm về độ tin cậy, kỹ thuật thay thế ma trận hàn sử dụng chất hàn chì-bismuth (Pb-Bi), chất siêu dẫn ở 4,2 K, thường được sử dụng trong môi trường công nghiệp để tạo ra các mối nối Nb-Ti11.Thornton đã báo cáo Nb-hiệu suất cao đầu tiên Các kết nối Ti được thực hiện bằng kỹ thuật thay thế ma trận hàn vào năm 19862. Trong trường tự trường ở 4,2 K, một vòng kín với một khớp duy nhất được chế tạo bên ngoài có thể đạt được mật độ dòng điện tới hạn (Jc) lên tới 143 kA/cm2 . Điện trở suất của các mối nối Nb-Ti khác nhau được tạo bởi Swenson et al. sử dụng phương pháp Thornton được đánh giá bằng kỹ thuật bốn đầu dò thông thường3. Họ có thể đạt được điện trở khớp 1 1011 trong 1 T ở 4,2 K. Kết quả trên nhiều khớp Nb-Ti đối với nam châm cộng hưởng từ hạt nhân 400 MHz cũng được báo cáo bởi Cheng và cộng sự. Trong một thí nghiệm vòng kín, một trong các khớp của chúng đạt đến dòng điện tới hạn (Ic) là 89,5 A và điện trở khớp là 1.8 1013 trong 1 T ở 4,2 K. Đối với nam châm tạo ảnh cộng hưởng từ (MRI) động vật 7 T, Liu et al. cũng đã tạo và kiểm tra khớp Nb-Ti5. Các khớp nối của nó, được làm từ dây 1.5 1 mm2 Nb-Ti/Cu, có Ic là 1.160 A và 1.5 1014 trong 0,6 T ở 4,2 K. Gần đây hơn, vào năm 2015, Motomune et al.6 đã nghiên cứu các lộ trình hiện tại trong các mối nối Nb-Ti được tạo ra bằng cách thay thế ma trận hàn. Mặc dù thực tế là các mối nối siêu dẫn Nb-Ti thường được tạo ra trong khu vực MRI và là một phần thiết yếu của nam châm MRI, vẫn chưa có nhiều nghiên cứu về các kỹ thuật nối siêu dẫn cho dây dẫn Nb-Ti nhiều sợi.

Đáp lại, hai loại chất hàn Pb-Bi đã được đánh giá trong công trình này về mặt Jc và Tc của chúng như là khả năng khả thi đối với các mối nối siêu dẫn Nb-Ti. SEM sau đó được sử dụng để xác định thời gian ăn mòn lý tưởng cho ma trận Cu với thiếc (Sn) và Sn với Pb-Bi (SEM). Những kết quả này đã dẫn đến việc chế tạo các khớp nối siêu dẫn trong môi trường khí trơ phần lớn để ngăn quá trình oxy hóa và đặc tính của chúng ở 4,2 K trong các từ trường khác nhau. Một cuộn dây vòng kín Nb-Ti một vòng đã được chế tạo và thử nghiệm bằng phương pháp đo phân rã trường để xác định chính xác điện trở của mối nối. Bằng cách hiển thị hoạt động ở chế độ liên tục trong nam châm Nb-Ti nguyên mẫu, hoạt động ở chế độ liên tục trong các khớp nối siêu dẫn Niobi-titan mới được chế tạo cho nam châm ở chế độ liên tục đã được xác nhận.

kết luận
Chúng tôi đã mô tả phương pháp thay thế ma trận hàn để gắn một dây dẫn Nb-Ti nhiều sợi theo cách siêu dẫn, cùng với các kết quả thử nghiệm đối với các mối nối siêu dẫn. Bước đầu tiên là xác nhận thành phần của hai chất hàn Pb-Bi, Pb44.5Bi55.5 và Pb42Bi58, có thể có tác động đến khả năng siêu dẫn của chúng. Cả hai bán cầu đều có mức thâm hụt Pb lên tới 1,6 phần trăm . Jc từ tính của Pb44.5Bi55.5 và Pb42Bi58 được tìm thấy lần lượt là 2.9 103 Acm2 và 1.19 103 Acm2 trong 1 T ở 4,2 K, nhưng Tc (bắt đầu) là 8,5 K được đo cho cả hai chất hàn. Hiệu suất tốt nhất từng được báo cáo là Jc của Pb44.5Bi55.5. Ic của một trong những khớp tốt nhất được tạo ra bằng Pb44.5Bi55.5 là 136 A trong 1,65 T ở 4,2 K. Kết quả đo từ tính phù hợp với hiệu suất dưới trung bình của các khớp được tạo bằng Pb42Bi58 so với Pb44.5Bi55. 5. Ngoài ra, chúng tôi lưu ý rằng việc đạt được hiệu suất khớp cao không được ưa chuộng bằng cách liên kết dây Cu lỏng lẻo trong khớp. Mối nối được chế tạo với một cuộn dây vòng kín Nb-Ti một vòng để phép đo phân rã trường có thể được sử dụng để tính toán chính xác điện trở của mối nối. Tổng điện trở mạch đo được, tuân thủ các thông số kỹ thuật cho hoạt động ở chế độ liên tục, là 3.25 1014 trong trường tự trường ở 4,2 K. Cuối cùng, một cuộn dây điện từ Nb-Ti có hai khớp nối và một PCS đã được sử dụng để hiển thị hoạt động ở chế độ liên tục. Sự phát triển của các khớp siêu dẫn Nb-Ti hiệu suất cao sẽ được thực hiện nhờ nghiên cứu có phương pháp và các phát hiện về quy trình Khớp siêu dẫn Niobi-titan được báo cáo trong bài báo này.

 

 

 

 

Chú phổ biến: Khớp nối siêu dẫn niobi-titan, nhà cung cấp, nhà sản xuất, nhà máy, tùy chỉnh, mua, giá, báo giá, chất lượng, để bán, trong kho