влияние условий термообработки и сварки листового

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ
ТЕРМООБРАБОТКИ И СВАРКИ
ЛИСТОВОГО НИОБИЯ НА ЕГО
КРИТИЧЕСКИЕ СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ
Демьянов С.Е., Канюков Е.Ю., Поболь И.Л.,
Юревич С.В., Батурицкий М.А., Ширков Г.Д.,
Будагов Ю.А., Азарян Н.И.
Цель
• Изучить влияние электронно-лучевой
сварки на сверхпроводящие
характеристики ниобия, используемого для
изготовления одноячеечного модуля СВЧрезонатора
2
Объект исследования
0.1 и 0.2 – контрольные
образцы (не подвергались
термическому воздействию)
1.1 и 1.2 – образцы после
термического воздействия
электронным лучом
(проплавленные поперек
пластины)
2.1 и 2.2 – сварное
соединение, полученное с
помощью электронно-лучевой
сварки двух ниобиевых
пластин
3
Подготовка образцов
1, 6 – токовые контакты
2–5 – потенциальные контакты
7 – зона проплавки или сварного
соединения
4
Контроль сверхпроводящих
характеристик
Измерение электрофизических и магнитных
характеристик в интервале температур 2300K и магнитных полей ±2Тл проводилось
на резистивной вставке универсальной
измерительной системы «Liquid Helium Free
High Field Measurement System» фирмы
«Cryogenic Ltd»
5
Основные изучаемые параметры
• Температура окончания сверхпроводящего
перехода (TK)
• Ширина температурного перехода (ΔTK)
• Критическое магнитное поле
сверхпроводника (Вк)
• Ширина магнитного перехода (ΔBK)
6
Контрольные образцы
V(2-5)
V(2-5)
0.0012
0.0000035
0.0000030
0.0010
0.0000025
R_nv (Ohm)
R_nv (Ohm)
0.0008
0.0006
0.0004
0.0000020
0.0000015
0.0000010
0.0000005
0.0002
0.0000000
0.0000
-0.0000005
0
50
100
150
200
250
300
T_sample (K)
2
4
6
8
10
12
T_sample (K)
V(2-5)
0.0000035
0.0000030
R_nv (Ohm)
0.0000025
0.0000020
0.0000015
0.0000010
0.0000005
0.0000000
Параметрм
Значение
TK
~8,8 K
ΔTK
~0,55-0,6 K
Вк
~0,5 Тл
ΔBK
~ 0,15 Тл
-0.0000005
-2
-1
0
B_digital (T)
1
2
7
Образцы проплавленные
электронным лучом
V(2-5)
V(2-5)
0.0012
0.0000035
0.0000030
0.0010
0.0000025
R_nv (Ohm)
R_nv (Ohm)
0.0008
0.0006
0.0004
0.0000020
0.0000015
0.0000010
0.0000005
0.0002
0.0000000
0.0000
-0.0000005
0
50
100
150
200
250
2
300
T_sample (K)
4
6
8
10
12
T_sample (K)
V(2-5)
0.0000035
0.0000030
R_nv (Ohm)
0.0000025
0.0000020
0.0000015
0.0000010
0.0000005
0.0000000
Параметр
Значение
TK
~8,6 K (8,8 K)
ΔTK
~0,65-0,7 K (0,6 K)
Вк
~0,4 Тл (0,5 Тл)
ΔBK
~0,2-0,25 Тл (0,15 Тл)
-0.0000005
-2
-1
0
B_digital (T)
1
2
8
Сварное соединение
V(2-5)
V(2-5)
0.0012
0.0000035
0.0000030
0.0010
0.0000025
R_nv (Ohm)
R_nv (Ohm)
0.0008
0.0006
0.0004
0.0000020
0.0000015
0.0000010
0.0000005
0.0002
0.0000000
0.0000
-0.0000005
0
50
100
150
200
250
2
300
T_sample (K)
4
6
8
10
12
T_sample (K)
V(2-5)
0.0000035
0.0000030
R_nv (Ohm)
0.0000025
0.0000020
0.0000015
0.0000010
0.0000005
0.0000000
Параметр
Значение
TK
~8,6 K (8,8 K)
ΔTK
~0,65-0,7 K (0,6 K)
Вк
~0,4 Тл (0,5 Тл)
ΔBK
~0,2-0,25 Тл (0,15 Тл)
-0.0000005
-2
-1
0
B_digital (T)
1
2
9
Анализ
Параметр
Контрольный
Проплавленный
Сваренный
TK
~8,8 K
~8,6 K
~8,6 K
ΔTK
~0,55-0,6 K
~0,65-0,7 K
~0,65-0,7 K
Вк
~0,5 Тл
~0,4 Тл
~0,4 Тл
ΔBK
~ 0,15 Тл
~ 0,2-0,25 Тл
~ 0,2-0,25 Тл
Характеристики проплавленных и сваренных образцов полностью идентичны,
что вполне естественно, т.к. ниобий является сверхпроводником I рода и
пиннингования вихрей в области неоднородностей после термической
обработки не происходит
Незначительное ухудшение параметров сверхпроводимости проплавленных и
сваренных образцов по отношению к контрольным не будет являться
критичным для эксплуатационных характеристик одноячеечного резонатора
(при условии создания качественного шва по всему периметру резонатора)
10
Вывод
• Проведенные исследования
свидетельствуют, что незначительные
ухудшения сверхпроводящих свойств
ниобиевых образцов при их проплавлении
электронным пучком или электроннолучевой сварке не являются
принципиальными для изготовления
резонаторов и не окажут влияние на их
СВЧ-характеристики
11
Спасибо за внимание!
Исследование выполнено в рамках НИР "Испытания криостатирующей системы и
обеспечение СВЧ-измерений одноячеечного сверхпроводящего ниобиевого
резонатора для линейного ускорителя электронов" на основании договора № 53
- 2012 от 22 февраля 2012 г. по контракту 200/1130 от 19.04.2011г. с ГКНТ
Республики Беларусь
12