מפרקים מוליכים-על ניוביום-טיטניום

הקשר בין טכנולוגיה קוונטית לבין מוליכות-על
מחשוב קוונטי ותקשורת מסתמכים במידה רבה על פריטים מוליכים-על כמו צינורות ניוביים טיטניום ניוביים.

צינור ניביום טיטניום

חומר של צינור נימי Nb-Ti: Ti-45Nb, Nb53 אחוז Ti47 אחוז, Nb-50 אחוז Ti
מפרט של צינור ניביום-טיטניום:
OD1mm X עובי קיר 0.14mm X 1000mm
OD1.4mm X עובי קיר 0.14mm X 1000mm
OD2.2mm X עובי קיר 0.18mm X 1500mm

 

מפרקים מוליכי-על ניוביום טיטניום

בשל ההתנגדות האפסית של חומרים מוליכים-על, חיבורי-על מוליכים ניוביום-טיטניום (Nb-Ti) משמשים בדרך כלל ככבלים מוליכי-על בתעשיית החשמל.

 

על מנת לספק שדה מגנטי יציב במיוחד, פעולה במצב מתמשך במערכת מגנטים מוליכים דורשת מפרקים מוליכים. כאן אנו מספקים דוח מפורט על הערכת מפרקים מוליכים-על ניוביום-טיטניום שנבנו בצורה רציונלית. שני סוגים של הלחמת עופרת-ביסמוט (Pb-Bi), כולל Pb42Bi58 כהרכב חדשני, שימשו בטכניקת החלפת מטריצת הלחמה ליצירת צמתים מוליכים-על ליישומים מעשיים. ב-4.2 K, כל המפרקים הגיעו לזרם קריטי של יותר מ-200 A. בבדיקת סליל בלולאה סגורה, טכניקת החיבור המוליכים המשופרת שלנו הפיקה התנגדות מעגל כוללת של 3.25 1014 ב-4.2 K בשדה עצמי. אחרון חביב, הוצגה פעולה במצב מתמשך בסליל סולנואיד Nb-Ti עם מתג זרם מתמשך. מחקר זה יפתח את הדלת ליצירת מפרקים מוליכים-על Nb-Ti בעלי ביצועים גבוהים לשימוש בעולם האמיתי.

 

לא ניתן ליצור שדה מגנטי רב עוצמה בחלל קטן באמצעות מגנטים מבוססי נחושת (Cu) רגילים, אבל מגנטים מוליכים יכולים לעשות זאת. מגנטים מוליכים-על עשויים לרוב מניוביום-טיטניום (Nb-Ti), בעל טמפרטורה קריטית (Tc) של 9.2 K והוא משמש במגוון יישומים בעולם האמיתי. היכולת ליצור "חיבורים מוליכים-על" אמינים היא אחד המאפיינים הייחודיים של Nb-Ti שהופך אותו למתאים לרוב היישומים המסחריים. מגנט Nb-Ti עשוי לתפקד במצב מתמשך ולהשיג שדה מגנטי יציב במיוחד (קצב סחיפה ארוך טווח של השדה המגנטי בסדר גודל של 0.1 ppm/h) הודות למפרקים המוליכים1.

יש לחבר את שני הקצוות של מגנט מוליך-על Nb-Ti למתג זרם מתמשך (PCS) תוך שימוש במפרקים מוליכים-על ניוביום-טיטניום על מנת לאפשר פעולה במצב מתמשך. ייצור החיבורים המוליכים-על של מוליכים של Nb-Ti דווח באמצעות מגוון טכניקות, כולל החלפת מטריצת הלחמה2,3,4,5,6, ריתוך אולטראסוני7, ריתוך דיפוזיה8, כבישה קרה9,10 ו ריתוך נקודתי10,11. מנקודת מבט של מהימנות, טכניקת החלפת מטריצת ההלחמה באמצעות הלחמת עופרת-ביסמוט (Pb-Bi), המוליכה על 4.2 K, משמשת לעתים קרובות במסגרות תעשייתיות ליצירת מפרקי Nb-Ti11. Thornton דיווח על Nb- בעל ביצועים גבוהים הראשון חיבורי Ti שנעשו בטכניקת החלפת מטריצת הלחמה בשנת 19862. בשדה עצמי ב-4.2 K, לולאה סגורה עם מפרק בודד שנבנה בחוץ הצליחה להגיע לצפיפות זרם קריטית (Jc) של עד 143 kA/cm2 . ההתנגדות של צמתים Nb-Ti שונים שנוצרו על ידי Swenson et al. באמצעות גישת Thornton הוערך באמצעות הטכניקה הקונבנציונלית של ארבע בדיקות3. הם הצליחו להשיג התנגדויות משותפות של 1 1011 ב-1 T ב-4.2 K. תוצאות על מספר רב של מפרקי Nb-Ti עבור מגנט תהודה מגנטית גרעינית של 400 מגה-הרץ דווחו גם על ידי Cheng וחב'. בניסוי בלולאה סגורה, אחד המפרקים שלהם הגיע לזרם קריטי (Ic) של 89.5 A והתנגדות המפרק של 1.8 1013 ב-1 T ב-4.2 K. עבור מגנט של 7 T בעלי חיים להדמיית תהודה מגנטית (MRI), Liu et al. גם יצרו ובדקו מפרקי Nb-Ti5. המפרקים שלו, שהיו עשויים מחוט 1.5 1 mm2 Nb-Ti/Cu, היו בעלי Ic של 1,160 A ו-1.5 1014 ב-0.6 T ב-4.2 K. לאחרונה, ב-2015, Motomune et al.6 חקרו את מסלולי הזרם בצמתי Nb-Ti שנוצרו על ידי החלפת מטריצת ההלחמה. למרות העובדה שמפרקים מוליכים-על Nb-Ti מיוצרים לעתים קרובות בגזרת ה-MRI והם חלק חיוני ממגנטי MRI, לא היו מחקר רב על טכניקות חיבור מוליכי-על עבור מוליכים Nb-Ti רב-תילים.

בתגובה, שני זנים של הלחמה Pb-Bi הוערכו בעבודה זו במונחים של ה-Jc וה-Tc שלהם כאפשרויות קיימא עבור צמתים מוליכים-על Nb-Ti. לאחר מכן נעשה שימוש ב-SEM כדי לקבוע את זמן התחריט האידיאלי עבור מטריצת Cu עם פח (Sn) ו-Sn עם Pb-Bi (SEM). תוצאות אלו הובילו לייצור מפרקים מוליכים באטמוספירה אינרטית במידה רבה כדי למנוע חמצון ואפיון שלהם ב-4.2 K בשדות מגנטיים שונים. סליל Nb-Ti בלולאה סגורה בסיבוב אחד יוצר ונבדק בשיטת מדידת דעיכת שדה על מנת לקבוע במדויק את התנגדות הצומת. על ידי הצגת פעולת מצב מתמשך במגנט Nb-Ti אב טיפוס, אושרה תפקוד מצב מתמשך במפרקים המוליכים החדשים של ניוביום-טיטניום עבור מגנט במצב מתמשך.

מסקנות
תיארנו שיטה להחלפת מטריצת הלחמה לחיבור מוליך-על מוליכים של מוליך Nb-Ti מרובה-פילמנטים, יחד עם תוצאות בדיקה עבור הצמתים המוליכים-על. הצעד הראשון היה לאשר את ההרכבים של שתי הלחמות Pb-Bi, Pb44.5Bi55.5 ו-Pb42Bi58, אשר עשויות להשפיע על יכולות המוליכות העל שלהם. לשני ההלחמות היה גירעון Pb של עד 1.6 אחוזים. נמצא שה-Jc המגנטי של Pb44.5Bi55.5 ו-Pb42Bi58 הוא 2.9 103 Acm2 ו-1.19 103 Acm2, בהתאמה, ב-1 T ב-4.2 K, אבל ה-Tc (התחלה) של 8.5 K נמדד עבור שתי ההלחמות. הביצועים הטובים ביותר שדווחו אי פעם היו ה-Jc של Pb44.5Bi55.5. ה-IC של אחד המפרקים הטובים ביותר שנעשו עם Pb44.5Bi55.5 היה 136 A ב-1.65 T ב-4.2 K. תוצאות המדידה המגנטית היו עקביות עם הביצועים הנמוכים של המפרקים שנוצרו עם Pb42Bi58 בהשוואה ל-Pb44.5Bi55. 5. כמו כן, ציינו שהשגת ביצועי מפרקים גבוהים לא הייתה מועדפת על ידי קשירת חוטי Cu רופפת במפרק. המפרק נבנה עם סליל Nb-Ti בלולאה סגורה בסיבוב אחד, כך שניתן יהיה להשתמש במדידת דעיכת השדה כדי לחשב את התנגדות המפרק במדויק. התנגדות המעגל הכוללת שנמדדה, התואמת את המפרט הטכני להפעלה במצב מתמשך, הייתה 3.25 1014 בשדה עצמי ב-4.2 K. לבסוף, נעשה שימוש בסליל סולנואיד Nb-Ti עם שני מפרקים ו-PCS כדי להציג פעולה במצב מתמשך. הפיתוח של מפרקים מוליכי-על Nb-Ti בעלי ביצועים גבוהים יתאפשר על ידי החקירה השיטתית והממצאים על הליך ה-Niobium-Titanium Superconducting Joints המדווח במאמר זה.

 

 

 

 

תגיות פופולריות: ניוביום-טיטניום מפרקים מוליכים, ספקים, יצרנים, מפעל, בהתאמה אישית, קנייה, מחיר, הצעת מחיר, איכות, למכירה, במלאי