CC BY
51
УДК 53.083: 538.945
УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ
И.М. Голев, А.А. Гребенников, А.В. Сергеев
Разработана экспериментальная установка для измерения действительной и мнимой части комплексной магнитной проницаемости сверхпроводников при температуре 77 К. Ее работа основана на индуктивном методе, принцип которого заключается в регистрации измерительной катушкой изменения плотности магнитного потока внутри сверхпроводника, помещенного в область действия двух магнитных полей - постоянного и переменного малой амплитуды. Установка позволяет проводить измерения в постоянных магнитных полях напряженностью до 0,15 Тл и переменных магнитных полях с амплитудным значением напряженности 10-4 + 310-1 мТл и частотой 100 Гц + 100 кГц. Процесс регистрации экспериментальных данных осуществляется автоматически универсальным цифровым вольтметром В7-78/1, которым управляет специально разработанное программное обеспечение. Программное обеспечение считывает данные с В7-78/1, проводит их первичную обработку и выводит на графики и в файл. Эксперименты, проведенные на образцах высокотемпературных сверхпроводников Y1Ba2CuзO7_5, позволили определить влияние амплитуды и частоты переменного магнитного поля на глубину его проникновения в образец и величину диссипируемой при этом энергии. Установлено, что увеличение, как амплитуды, так и частоты переменного магнитного поля приводит к росту действительной и мнимой части комплексной магнитной проницаемости
Ключевые слова: установка, сверхпроводник, комплексная магнитная проницаемость, индуктивный метод
Введение
Важным параметром, характеризующим малополевые электродинамические свойства гранулированных высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) в условиях наложения синусоидального переменного поля b(t) = bM ■ cos cot, где со - циклическая частота, является комплексная магнитная проницаемость (ju ). При действии на сверхпроводник суперпозиции полей усредненная по объему сверхпроводника индукция поля Вср может быть разложена в комплексный ряд Фурье [1, 2, 3]:
Вср = Во +
+ ^ [ц „ ■ hM ■ cos „at + ц „ ■ hM ■ sin „at], (1)
„=1
где В0 - средняя индукция поля в сверхпроводнике при hM=0;
jU„ - действительная часть u ; u"„ - мнимая часть u ; a - циклическая частота;
hM - амплитуда напряженности переменного магнитного поля.
Величины jU1 и ¡u"1 для первой гармоники сигнала-отклика (n =1) согласно формулам для коэффициентов ряда Фурье определяются выражениями:
1 2л / a
U = u'i =- \aB cosatdt,
ЛК 0 P
1 2л/a
ц" = u"i =- f®B sinatdt.
nh„ i
(2)
Действительная часть ¡л характеризует степень проникновения переменного поля в сверхпроводник, а мнимая часть - диссипацию энергии переменного поля в сверхпроводнике [4].
Исследования поведения низкочастотной комплексной магнитной проницаемости сверхпроводников в зависимости величин постоянного и переменного магнитных полей различных частот позволяют получать дополнительную информацию о физических свойствах ВТСП, имеющих сложную кристаллическую структуру, которая включает области с различным химическим составом, гранулы и межгранульную среду.
В работе представлена экспериментальная установка для измерений низкочастотной комплексной магнитной проницаемости и спектрального состава сигнала отклика сверхпроводников при температуре 77 К, постоянных магнитных полей до
0,15 Тл,
переменных магнитных полей
10-4 ^ 3 10-1 мТл и частотой 100 Гц ^ 100 кГц.
Стенд включает в себя измерительные зонды, магнитную систему и электронные схемы для обработки сигналов.
Голев Игорь Михайлович - ВУНЦ ВВС «ВВА им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», д-р физ.-мат. наук, доцент, e-mail: [email protected] Гребенников Антон Александрович - ВУНЦ ВВС «ВВА им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», канд. физ.-мат. наук, преподаватель, e-mail:
Сергеев Александр Викторович - ВГТУ, аспирант, e-mail: [email protected]
Методика измерений Общий принцип индуктивных методов исследования сверхпроводников заключается в следующем. Образец сверхпроводника помещается в области однородного постоянного магнитного поля, на которое накладывается переменное поле малой амплитуды. Возникающее при этом изменение плотности магнитного потока внутри сверхпроводящего образца регистрируется измерительной катушкой,
охватывающей образец. Наводимая в ней ЭДС индукции анализируется электронной схемой.
В описанном стенде использовался метод измерения полного потока при наложении синусоидального переменного поля, позволяющий единовременно разделять общий сигнал-отклик сверхпроводника на активную и диссипативную компоненты.
Рассмотрим измерительную систему зонда (рис. 1), включающую в себя измерительную катушку с образцом (как правило, цилиндрическим), дифференциально включенную с компенсационной катушкой. Вся система помещена в постоянное продольное магнитное поле В0. Пусть коллинеарно постоянному полю наложено переменное поле к(ф)=к^(ф), где g(t)=sina>t. Изменение индукции переменного поля в измерительной системе от Ь(ф) до Ьф + ёЪф вызывает приращение магнитного потока
5Ф (t) = 5Ф, (t) + 5Ф р (t)
(3)
где S0s(t) - изменение магнитного потока на поверхности сверхпроводника;
SOp(t) - изменение магнитного потока в пространстве между образцом и измерительной катушкой.
Пусть R - радиус образца, AL - средняя величина зазора между образцом и измерительной катушкой. Тогда общее приращение магнитного потока будет равно
ф) = n[R2 - (R - Щ))2]Sb(t) +
+ лАЬ[2 R + AL]Sb(t), (4)
где X(t) - глубина проникновения переменного маг-
нитного
поля
dg
b(t).
Поскольку
+
Sb(t) = fJ.s^0ynhM — St, то в приемной катушке, dt
охватывающей образец, индуцируется напряжение
Us (t) = S^ = nu,U0}hM dgg n[R2 - (R - X(t))2 St dt
+ пц ¡u0yhM — 7iAL\2R + AL] = dt
= nusU0yhMa cos cot • я-R2 - (R - Л^))2 ]+ + пцц0фмю cos ct •^AL[2R + AL], (5) где n - число витков приемной катушки; dB 1
ц =---- магнитная проницаемость об-
dH Uo
разца в сверхпроводящем состоянии;
у - коэффициент, характеризующий долю содержания сверхпроводящей фазы [5].
Последнее слагаемое в выражении (5) характеризует паразитный сигнал, возникающий в результате изменения магнитного поля в пространстве между поверхностью образца и витками измерительной катушки, который тем больше, чем больше зазор AL. Запишем амплитудное значение индуцируемого напряжения, введя обозначение А=пц0у^ и
учитывая, что в нашем случае для воздуха или азота Л* 1:
Us = 2 " (R " ^(0)2 ]+
+ AhмaAR[2L + М]. (6)
В переменных магнитных полях проницаемость как указывалось, является комплексной величиной, т.е. л=л =/+¡/1'. С учетом этого выражение (5) принимает вид
Us = А/км^р2 - (R - Щ))2 ]+ + кма>\р2 -(Р -А(0)2 +
+ Акма М[2 Р + М] (7)
Если образец находится в нормальном состоянии, то глубина скин-слоя на частоте переменного поля, в используемом нами диапазоне 100 Гц -г 10 кГц, значительно превышает радиус образца (скин-слой порядка 15 г 5 мм), и в приемной катушке индуцируется максимальное по величине напряжение
ив = А/ кма>Р2 + ¡А/л*' кмюЯ2 +
АкмФ^[2Р + М]. (8)
При переходе образца в сверхпроводящее состояние во внешнем магнитном поле, равном нулю, сигнал минимален и практически равен паразитному сигналу АкмюАЬ(2Р+АЬ). При измерениях для повышения чувствительности этот сигнал необходимо компенсировать. Для этих целей, как правило, используется часть сигнала, индуцируемого в компенсационной катушке, расположенной в переменном магнитном поле вдали от образца (рис. 1).
Рассмотрим процедуру компенсации в случае используемой нами синусоидальной модуляции магнитного поля. Паразитный сигнал, индуцируемый в приемной катушке, в общем случае оказывается сдвинутым по фазе на некоторый угол относительно сигнала в компенсационной катушке. В связи с этим компенсацию проводят путем вычитания этих сигналов, подбирая необходимую амплитуду компенсирующего сигнала с помощью блока компенсации. В наших экспериментах использование способа компенсации, основанного на получении нулевого сигнала от образца, находящегося в мейс-неровском состоянии, затруднено одним обстоятельством. Из-за наличия в сверхпроводнике диссипации даже при очень малых амплитудах переменного поля паразитный сигнал не удается полностью скомпенсировать. В зависимости от типов образцов степень компенсации различалась, хотя и незначительно. В большинстве случаев ослабление паразитного сигнала было не менее 103 раз.
Будем считать, что паразитный сигнал полностью скомпенсирован. Тогда выражение (8) примет вид
^ = А/км2 - (Р - Щ))2 ]+ + ¡А/}кма>\р2 - (Р - А(0)2]= и'+Ш". (9)
и' = АЛ ИмаЬ 2 - ^ - Цг ))2 I ,
Г 2 V (Ю)
и" = АЛИма>№2 - (R - Л(t))21 .
Для выделения из полного сигнала и() компонент, пропорциональных действительной и мнимой частям комплексной магнитной проницаемости, использовался метод синхронного детектирования, когда опорным является сигнал, либо находящийся в фазе с переменным полем Иф, либо сдвинутый относительно последнего на л/2. В первом случае регистрируется сигнал, пропорциональный действительной части комплексной магнитной проницаемости ¡Л, характеризующий проникновение переменного поля в сверхпроводник. Во втором - сигнал, пропорциональный мнимой части проницаемости ¡ ', пропорциональный величине диссипируемой энергии.
Рис. 1. Схема для измерения комплексной магнитной проницаемости сверхпроводников при 77 К: 1 - образец; 2 -измерительная катушка; 3 - компенсационная катушка; 4
- соленоид для создания переменного магнитного поля; 5
- соленоид для создания постоянного магнитного поля; 6
- несущая труба
Измеряя путем синхронного детектирования сигнал, возникающий при синфазном с переменным полем изменении магнитного потока, определяется величина напряжения, соответствующая действи-
тельной части и' выражения (10), а измеряя дисси-пативный сигнал, находится напряжение, соответствующее мнимой части и" выражения (10). Пронормировав полученные напряжения на соответствующее значение действительной части напряжения для сверхпроводника, находящегося в нормальном состоянии, получаем величины компонент комплексной магнитной проницаемости.
Модуль наводимого в измерительной катушке сигнала и определяется как
|и5| = Vи'2 + ¡и"2 . (11)
В экспериментах мнимая часть напряжения оказывается примерно в 10^50 раз меньше действительной. В этой связи ею можно пренебречь (погрешность при этом составит не более 10 %). В итоге получаем, что величина первой гармоники и1 приблизительно равна своей действительной части и может являться характеристикой проникновения переменного поля.
Измерительные зонды
При проведении исследований использовался зонд для проведения высокочувствительных измерений ¡л при температуре жидкого азота (рис. 2).
На исследуемый образец сверхпроводника 1 наматывается измерительная катушка 2 проводом ПЭЛ-0,05, содержащим 250 витков. На расстоянии 30 мм от измерительной катушки располагается компенсационная катушка 3 аналогичной конструкции. Обе катушки закрепляются в пазах, выполненных на несущем основании из плексигласа.
Взаимоиндуктивность катушек составляла порядка 2 мкГн, поэтому взаимным влиянием катушек в измерениях можно было пренебречь. Основание размещено внутри соленоида 4, создающего переменное измерительное поле, имеющего коэффициент 0,01 Тл/А. На держатель с катушкой надевается трубка из фторопласта 6 с внешним диаметром 30 мм, на которой закреплен соленоид для создания постоянного поля 5 с коэффициентом 0,19 Тл/А. Запитка соленоида 4 осуществлялась с помощью генератора низкой частоты (рис. 1), имеющего малый коэффициент нелинейных искажений, а ток через него контролировался амперметром переменного тока.
Соленоид 5 запитывался от источника постоянного тока, который после доработки позволял вводить и выводить магнитное поле со скоростью в пределах от 0,1 до 10 мТл/с.
При проведении исследований при температуре жидкого азота использовался сосуд Дьюара СДП-16. Для ослабления лабораторных магнитных полей и поля Земли сосуд размещался внутри двух цилиндрических экранов из пермаллоя 79НМ, обеспечивающих суммарный коэффициентом ослабления перпендикулярной составляющей магнитного поля не менее 102. Исследования проводились при переменном поле амплитудой (0,01 -г- 1,5) -10-4 Тл,
частотой 100 Гц г 10 кГц и постоянным магнитным поле с напряженностью до 0,05 Тл.
Ту
л/и: 6/ ;
:
У
Рис. 2. Схема зонда для измерения комплексной магнитной проницаемости сверхпроводников при 77 К: 1 - образец; 2 - измерительная катушка; 3 - компенсационная катушка; 4 - соленоид для создания переменного магнитного поля; 5 - соленоид для создания постоянного магнитного поля; 6 - несущая труба
Измерительная схема
Напряжение с измерительной и компенсационной катушек подается на блок компенсации, затем на вход дифференциального усилителя, имеющего коэффициент усиления 10 ^ 103 (см. рис. 1). Сигнал, соответствующий первой гармонике измерительного поля, выделялся с помощью селективного микровольтметра. Сигналы, пропорциональных действительной и мнимой частям комплексной магнитной проницаемости, определялись с помощью однотакт-ных синхронных детекторов СД1 (л" и СД2 (л"), опорные напряжения которых сдвинуты по фазе на 900. Сдвиг фаз между опорным и измерительным сигналом, поступающим на синхронный детектор СД1, устанавливался равным нулю путем подстройки фазы опорного сигнала фазовращателем 1. Сдвиг фаз на л/2 между опорным и измерительным сигналом, поступающим на синхронный детектор СД2, обеспечивался фазовращателем 2. В итоге на выходе СД1 получали сигнал, пропорциональный действительной части комплексной магнитной проницаемости л , а на выходе СД2 - сигнал, пропорциональный мнимой части проницаемости л . Достигнутая в данном стенде чувствительность составляла несколько десятых долей микровольта на измерительной катушке при частоте измерительного магнитного поля 1 кГц. Далее с помощью интеграторов производилось преобразование эффективных значений
напряжений на выходах синхронных детекторов в постоянные напряжения, и в дальнейшем сигналы поступали на входы вольтметров В7-78/1. В случае измерения комплексной магнитной проницаемости на других гармониках (2-й, 3-й и т.д.) использовался режекторный фильтр, который ослаблял основную гармонику.
Для измерения сигнала, соответствующего л и Л', использовался один вольтметр (ВМ) В7-78/1. Возможность измерять несколько сигналов становится доступна в ВМ В7-78/1 после установки в него дополнительной платы - десятиканального сканера. Сканер представляет собой плату расширения, состоящую из десяти электрических входов, оснащенных механическими реле (рис. 3). При замыкании реле соответствующий ей канал подключается к измерительной схеме ВМ, в результате чего становится доступным измерение подведенного к каналу сигнала. Переключаясь между каналами последовательно или по заданному алгоритму ВМ измеряет все подключенные к сканеру сигналы. Таким образом, один ВМ В7-78/1 может заменить несколько измерительных приборов.
Электрические входы
Блок реле
Рис. 3. Десятиканальный сканер для вольтметра В7-78/1
Следует отметить, что подключение к сканеру нескольких сигналов не вносит дополнительные погрешности в измерения. Схема, управляющая работой сканера, устроена таким образом, что в каждый момент времени к ВМ может быть подключен только один канал, соответствующая ему реле замыкается (исключением является измерение сопротивления по четырехпроводной схеме, в этом случае одномоментно замыкаются два реле соответствующие каналу, по которому подается ток, и каналу, по которому измеряется напряжение). Остальные реле размыкаются, в результате чего оставшиеся каналы электрически изолируются от измерительной схемы ВМ, соответственно подведенные к ним сигналы не влияют на точность измерений.
Недостатком использования одного ВМ В7-78/1 вместо нескольких приборов является отсутствие возможности одновременного измерения всех подведенных к нему сигналов, что обусловлено применением механических реле для соединения каналов сканера с измерительной схемой ВМ. Процесс переключения между каналами, состоящий из размыкания всех реле и замыкания реле, соответствующего переключаемому каналу, занимает около 200 мкс, что и обусловливает задержку между изме-
рениями. Однако в рассматриваемой установке данный недостаток не является существенным, так как скорость изменения величины ^ невысока.
Управление ВМ В7-78/1 осуществлялось специально разработанным программным обеспечением (ПО), представляющем собой универсальный самописец, не привязанный к конкретной методике измерений. ПО позволяет выполнять регистрацию величины сигналов для каждого из 10 каналов сканера и выводить значения в виде временных зависимостей. Перед началом регистрации производится настройка задействуемых каналов - задаются измеряемые величины (ток, напряжение, сопротивление), полиномы, по которым будут пересчитываться получаемые значения, временной интервал между двумя последовательными измерениями. Дальнейшая схема его работы представлена на рис. 4. После запуска ПО подает команды ВМ - настраивает каналы, инициирует измерение сигналов и считывает результат. Полученные значения пересчитываются с учетом полиномов и выводятся на экран в виде графиков сигнал(время) и в файл для последующей обработки. Далее цикл измерения повторяется.
сигнал 1
1
канал 1
сигнал 10
X
сигнал 10
X
В7-78/1
ПО
(самописец)
полином 1
1
полином 10
график 1
график 10
файл 1
файл 10
Рис. 4. Схема измерительного цикла программного обеспечения
Результаты измерений
В качестве примера рассмотрим результаты измерений комплексной магнитной проницаемости для образцов YlBa2Cu3O7-8 в постоянных полях до 20 мТл при воздействии переменного измерительного поля с Ьм = 10-3 -г- 10-1 мТл и ¡м = 100 Гц -г 20 кГц. Целью эксперимента являлось определение влияния амплитуды и частоты переменного поля на ¡л .
Характерные результаты экспериментальных исследований полевой зависимости действительной части комплексной магнитной проницаемости сверхпроводников при различной амплитуде переменного измерительного поля Ьм приведены на рис. 5 а. При малых амплитудах Ьм ~ 10-2 мТл переменное поле монотонно проникает в сверхпроводник (кривая 1 и 2, рис. 5 а), однако при Ьм > 10-2 мТл наблюдается заметный рост проникновения, который продолжается в постоянных полях до 2-10-1 мТл, а затем кривая ¡Л(Ве) выходит в насыщение (кривая 3 рис. 5 а).
0.32
0.24
0.16
0,08
• а) !
1-СГ-О-- V 41
/ ? /
/ О / V ■
■¿А г 1 г
10 Ве, мТл
Шу, 10"6 Дж/м3 100
10
0.1
0.01
- ^
г/ : —0— —о- \ 3
Г-- 2
\/
5-. 1
0 2 4 6 8 10 IV м1л
1 - Ьм = 10"3 мТл; 2 - 10"2 мТл; 3 - 0,1 мТл; /м = 1 кГц
Рис. 5. Полевые зависимости действительной части комплексной магнитной проницаемости (а) и величины диссипации энергии (б) при различных амплитудах переменного поля
Величину диссипируемой энергии на единицу объема сверхпроводника А¥у за период можно определить по формуле [6]
АЖУ ЪмЛ" (12)
На зависимости А¥у(Вг) при Ъм> 10-3 мТл, как и на полевой зависимости ¡г', наблюдается максимум. С ростом амплитуды измерительного переменного поля Ъм его положение смещается в область меньших значений Ве. В поле, где наблюдается пик
А1¥у, величина / приблизительно равна половине от ее максимального значения, измеряемого в эксперименте. Отметим, что в области малых значений Ве (до 1 мТл) и Ьм< 10-2 мТл величина действительной части комплексной проницаемости не зависит от амплитуды, а диссипация энергии практически равна нулю.
д
0.30
0.2 5
0.20
0.15
0.10
0.0 5
а) __
___ \ 1
о 2 к —
/ \ 3
/ /° /
УХ
[f
10 Ве,мТл
ÄWv, Ю-6 Дж/м3
б)
/ О / О
/ у У .< \ 1 ■
/ . f /> /Г -о. к.
J Y 3 --
2 4 6 8 10 в„мТл
1- fM= 100 Гц; 2- 1 кГц; 3- 10 кГц; bM = 10-2 мТл
Рис. 6. Полевые зависимости действительной части комплексной магнитной проницаемости (а) и величины диссипации энергии (б) при различных частотах fM переменного поля
Влияние частоты переменного измерительного поля ^ при фиксированной амплитуде на действительную часть комплексной проницаемости и диссипацию энергии YlBa2Cu3O7-8 показано на рис. 6. В малых полях Ве (до 1 мТл) изменение частоты практически не сказывается ни на потерях энергии переменного поля, ни на его проникновении. В больших постоянных магнитных полях с ростом частоты переменного поля величины / и А)¥у уменьшаются.
Отметим, что аналогичное поведение потерь наблюдается и на сверхпроводниках других партий.
Заключение
Разработана экспериментальная автоматизированная установка для измерения величины комплексной магнитной проницаемости сверхпроводников при температуре 77 К. Установка позволяет выполнять измерения в постоянных магнитных полях напряженностью до 0,15 Тл и переменных магнитных полях напряженностью 10-4 -г- 3-10-1 мТл и частотой 100 Гц -г- 100 кГц. Регистрация значений производится автоматически универсальным цифровым вольтметром В7-78/1, работающим под управлением специально разработанного программного обеспечения. Программное обеспечение отправляет команды вольтметру, считывает результат и производит первичную обработку измеряемых значений.
Исследовано влияние амплитуды и частоты переменного магнитного поля на комплексную магнитную проницаемость высокотемпературных сверхпроводников Y1Ba2Cu3O7-8. Установлено, что при увеличении как амплитуды, так и частоты переменного магнитного поля значения и' и и" возрастают, однако характер зависимостей и'Ве) и u''(Be) существенно различается.
Литература
1. Вонсовский С.В. Магнетизм [Текст] / С.В. Вонсовский. - М.: Наука, 1971. - 1032 с.
2. Нелинейные свойства гранул и межгранульной среды высокотемпературных сверхпроводников системы BiSrCaCuO [Текст] / И.М. Голев, О.В. Калядин, В.Г. Кад-менский, А.В. Сергеев // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2015. Т. 11. - №5.
- С. 129 - 135.
3. Микроструктура и сверхпроводящие свойства механоактивированных высокотемпературных сверхпроводников YBaCuO [Текст] / А.А. Вишнев, Л.Г. Мамсурова, К.С. Пигальский и др. // Сверхпроводимость: физ., химия, техн. - 1994. - Т.7. - № 4. - С.643 - 657.
4. Милошенко В.Е. Сверхпроводники в магнитных полях малой амплитуды [Текст] / В.Е. Милошенко, И.М. Шушлебин, И.М. Голев // Техн. электродинамика. - 1988.
- №2. - С. 7 - 11.
5. Закосаренко В.М. Модуляционные методы измерения критических токов в жестких сверхпроводниках второго рода [Текст] / В.М. Закосаренко, Е.В. Каряев, В.И. Цебро // Труды физ. ин-ститутата АН СССР. - 1984. - Т. 150. - С. 127 - 140.
6. Голев И.М. Исследование нелинейных свойств высокотемпературных сверхпроводников в токовом состоянии [Текст] / В.П. Трифонов, В.Е. Милошенко, А.А. Воронов // Вестник Воронеж. гос. техн. ун-та. Сер. Материаловедение. - 2000. - Вып.1.8. - С.72 - 74.
Военный учебно-научный центр военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж) Воронежский государственный технический университет
THE RESEARCH FACILITY FOR MEASURING OF COMPLEX MAGNETIC PERMEABILITY OF HIGH-TEMPERATURE SUPERCONDUCTORS
I.M. Golev, Grand PhD of Physical and mathematical sciences, Full Professor, Air Force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin, Voronezh, Russia Federation, e-mail: [email protected] A.A. Grebennikov, PhD of Physical and mathematical sciences, Lecturer, Air Force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin, Voronezh, Russia Federation, e-mail: [email protected] A.V. Sergeev, Postgraduate, Voronezh State Technical University, Voronezh, Russia Federation, e-mail: sergeev-av@bk. ru
The research facility for measuring the real and imaginary parts of the complex magnetic permeability of the superconductors at 77 K has been created. Its work is based on the inductive method. Inductive method is based on register the magnetic flux density changes inside the superconductor by coils which placed within the scope of the two magnetic fields - constant and variable small amplitude. Research facility allows measurements in the permanent magnetic fields of 0,15 Tesla and alternating magnetic fields with the peak value of strength 10-4 + 3-10"1 mT and a frequency of 100 Hz to 100 kHz. The experimental data is automatically registrating by universal digital voltmeter V7-78 / 1, which is controlled by specially designed software. The software reads data from V7-78/1, then implements its primary processing, and outputs results to the graphics and in the file. Experiments on samples of high-temperature superconductors Y1Ba2Cu3O7.5, made possible to determine the effect of the amplitude and frequency of the alternating magnetic field to the depth of its penetration into the sample and the amount of energy dissipated in this case. It was found that an increase of both amplitude and frequency of the alternating magnetic field leads to an increase in the real and imaginary parts of the complex magnetic permeability
Key words: research facility, superconductor, complex magnetic permeability, the inductive method
References
1. Vonsovskii S.V. Magnetism [Magnetism]. Moscow, Nauka, 1971. 1032 p.
2. Golev I.M., Kaljadin O.V. et al. Nelinejnye svojstva granul i mezhgranul'noj sredy vysokotempera-turnyh sverhprovodnikov sistemy BiSrCaCuO [Nonlinear properties of the granules and intergranular system environment of high temperature superconductors] // Vestnik VSTU. 2015. №5. P.129-135.
3. Vishnev A.A., Mamsurova L.G. et al. Mikrostruktura i sverhprovodyashchie svojstva mekhanoaktiviro-vannyh vysokotemperaturnyh sverhprovodnikov YBaCuO [The microstructure and superconducting properties of mechanically activated high-temperature superconductors YBaCuO] // Sverhprovodimost': fizika, himiya, tekhni-ka, 1994. V.7. №4. P.643-657.
4. Miloshenko V.E., Shushlebin I.M., Golev I.M. Sverhprovodniki v magnitnyh polyah maloj amplitudy [Superconductors in magnetic fields of low amplitude] // Tekhnicheskaya ehlektrodinamika, 1988. №2. P.7-11.
5. Zakosarenko V.M., Karyaev E.V., Tsebro V.I. Modulyacionnye metody izmereniya kriticheskih tokov v zhestkih sverhprovodnikah vtorogo roda [Modulation methods of measuring the critical current in hard superconductors of the second kind] // Trudy Fiz. Institute of the USSR AS, 1984. V.150. P. 127-140.
6. Golev I.M., Trifonov V.P., Miloshenko V.E., Voronov A.A. Issledovanie nelinejnyh svojstv vysokotemperaturnyh sverhprovodnikov v tokovom sostoyanii [Investigation of nonlinear properties of high-temperature superconductors in a state of katabatic] // Vestnik VSTU. 2000. V.1.8. P.72-74.
