一種快速測量超導薄膜平均臨界電流的方法與流程
本發(fa)明涉(she)及超(chao)導(dao)電(dian)工(gong)學領域，具體涉(she)及快速測量超(chao)導(dao)薄(bo)膜平(ping)均臨界電(dian)流(liu)的方法。
背景技術：
超導(dao)材料因其(qi)無(wu)直流電(dian)(dian)阻(zu)以及可攜帶大量(liang)電(dian)(dian)流的特性，可被廣泛應(ying)用于大型電(dian)(dian)力裝置中，而(er)臨(lin)界電(dian)(dian)流是(shi)超導(dao)薄膜一(yi)個非常重要的參(can)數指標，它(ta)是(shi)反(fan)映超導(dao)薄膜電(dian)(dian)流攜帶能(neng)力的最基本(ben)參(can)數。目(mu)前，對超導(dao)薄膜臨(lin)界電(dian)(dian)流的測量(liang)方法主(zhu)要有兩大類：第一(yi)類是(shi)接(jie)觸式，第二(er)類是(shi)非接(jie)觸式。
接觸(chu)式測(ce)(ce)量(liang)方法(fa)，即“四線(xian)法(fa)”，其測(ce)(ce)量(liang)的(de)原理是(shi)在(zai)樣(yang)品(pin)的(de)每端(duan)接上電(dian)(dian)流(liu)(liu)引(yin)線(xian)和(he)電(dian)(dian)壓引(yin)線(xian)，逐漸(jian)增加電(dian)(dian)流(liu)(liu)，觀察電(dian)(dian)壓的(de)變化，以每厘米長度的(de)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)產生的(de)電(dian)(dian)壓為1微伏作(zuo)為失超的(de)判(pan)據，也(ye)(ye)廣(guang)泛(fan)應用于超導(dao)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)臨界電(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)測(ce)(ce)量(liang)。但是(shi)，四線(xian)法(fa)也(ye)(ye)存在(zai)許多的(de)缺(que)陷，其最主(zhu)要(yao)的(de)缺(que)點是(shi)測(ce)(ce)量(liang)的(de)電(dian)(dian)流(liu)(liu)引(yin)線(xian)和(he)電(dian)(dian)壓引(yin)線(xian)與(yu)超導(dao)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)的(de)連接主(zhu)要(yao)是(shi)焊(han)接或(huo)壓接，因此會(hui)損壞(huai)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)，另外，其測(ce)(ce)量(liang)的(de)效率也(ye)(ye)較低。
非(fei)接觸式測(ce)量(liang)方(fang)法(fa)，主要包括磁光法(fa)、交流(liu)法(fa)和霍爾探頭矩陣(zhen)測(ce)量(liang)法(fa)。
磁(ci)光法(fa)的(de)(de)原(yuan)理(li)是利(li)用法(fa)拉(la)第旋光效(xiao)應來對超導(dao)材(cai)料的(de)(de)磁(ci)場(chang)分布進行(xing)測量，然后(hou)形(xing)成圖像(xiang)，得到較(jiao)為(wei)清晰的(de)(de)磁(ci)場(chang)分布圖，然后(hou)可(ke)以獲知超導(dao)薄膜內部(bu)的(de)(de)電(dian)流分布。磁(ci)光法(fa)具(ju)有較(jiao)高的(de)(de)空間分辨(bian)率，因此(ci)可(ke)以清晰地反映薄膜內部(bu)的(de)(de)各種(zhong)缺陷，但是其(qi)測量速率較(jiao)低，同時也不易直接根(gen)據圖像(xiang)的(de)(de)亮度等得到電(dian)流的(de)(de)具(ju)體數值。
交(jiao)流法則是利用超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)薄膜在交(jiao)流磁場(chang)(chang)中的響應來計算超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)薄膜的臨(lin)界電(dian)流，例如測(ce)量(liang)超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)薄膜對外界磁場(chang)(chang)的三次諧波響應以(yi)及(ji)交(jiao)流磁化率的大小，但是，這種(zhong)測(ce)量(liang)的方法比(bi)較(jiao)復雜(za)，同時測(ce)量(liang)速度較(jiao)慢。
霍(huo)(huo)爾(er)探頭(tou)(tou)矩陣測量(liang)(liang)法是(shi)利(li)用霍(huo)(huo)爾(er)探頭(tou)(tou)矩陣直接測量(liang)(liang)超(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)(mo)周圍的(de)(de)磁場分布(bu)，從而(er)反算出薄(bo)膜(mo)(mo)內部的(de)(de)電流(liu)分布(bu)，但是(shi)，這(zhe)種測量(liang)(liang)方(fang)法對霍(huo)(huo)爾(er)探頭(tou)(tou)的(de)(de)放置位置非(fei)常敏感，位置的(de)(de)準確性對測量(liang)(liang)結果(guo)的(de)(de)準確性會有(you)很大的(de)(de)影響(xiang)，另(ling)外，如果(guo)只是(shi)為了測量(liang)(liang)薄(bo)膜(mo)(mo)的(de)(de)平均臨界電流(liu)，利(li)用霍(huo)(huo)爾(er)探頭(tou)(tou)矩陣進行測量(liang)(liang)，需要對整(zheng)個超(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)(mo)進行掃描(miao)，效率較(jiao)低，測量(liang)(liang)時間較(jiao)長(chang)。
技術實現要素：
本發明的(de)(de)主(zhu)要(yao)目的(de)(de)在于彌補上述現(xian)有測(ce)(ce)量(liang)(liang)方(fang)法(fa)的(de)(de)不足，提(ti)出一種操作簡(jian)便(bian)、快捷且(qie)測(ce)(ce)量(liang)(liang)準確度高(gao)的(de)(de)超導(dao)薄膜平(ping)均臨界電流測(ce)(ce)量(liang)(liang)方(fang)法(fa)，以解決現(xian)有的(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)方(fang)法(fa)所存在的(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)效率與測(ce)(ce)量(liang)(liang)準確性難以同時兼顧的(de)(de)技術問題。
本(ben)發明為(wei)達上述(shu)目的所提出的技術方(fang)案如下(xia)：
一(yi)種快速測量超導薄膜平均臨界電流的方法，包括(kuo)以(yi)下(xia)步驟s1至s7：
s1、測(ce)量待測(ce)超導薄膜邊(bian)緣的幾何尺寸；
s2、將(jiang)所述(shu)待測超導(dao)薄(bo)膜冷卻至超導(dao)態，并(bing)進(jin)行勵磁；
s3、采用磁(ci)場測(ce)量(liang)裝置掃描測(ce)量(liang)經步驟s2處理的所述待測(ce)超導薄膜的幾何中心(xin)區(qu)域的磁(ci)感應強度b；
s4、根(gen)據(ju)掃(sao)描(miao)測量過(guo)程中磁(ci)感應強度b的(de)最(zui)大值，確定所述待測超(chao)導薄膜的(de)幾何中心點(dian)的(de)坐標；
s5、將磁(ci)場(chang)測(ce)量(liang)裝(zhuang)置(zhi)固定于磁(ci)場(chang)分布中心點的(de)正上(shang)方或正下方一高(gao)度h處，以測(ce)量(liang)所述(shu)待測(ce)超導(dao)薄膜在磁(ci)場(chang)測(ce)量(liang)裝(zhuang)置(zhi)固定處產生的(de)磁(ci)感應強度bc；
s6、對(dui)一平均(jun)臨界電流ic已知的超(chao)導薄膜對(dui)照樣(yang)(yang)品(pin)執行(xing)步驟s1至s5，得到該(gai)對(dui)照樣(yang)(yang)品(pin)的bc值；其中，所述待測(ce)超(chao)導薄膜和(he)所述對(dui)照樣(yang)(yang)品(pin)的形(xing)(xing)(xing)狀為(wei)長(chang)(chang)方形(xing)(xing)(xing)或正(zheng)方形(xing)(xing)(xing)；當(dang)形(xing)(xing)(xing)狀為(wei)長(chang)(chang)方形(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)，所述幾何尺寸包括寬度a和(he)長(chang)(chang)度b；當(dang)形(xing)(xing)(xing)狀為(wei)正(zheng)方形(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)，所述幾何尺寸包括邊長(chang)(chang)a；
s7、根據超(chao)(chao)導(dao)薄膜(mo)的(de)(de)(de)bc與h、ic和(he)所述(shu)(shu)幾(ji)何尺寸之間(jian)的(de)(de)(de)關(guan)系(xi)式，基(ji)于測(ce)(ce)量(liang)得(de)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)所述(shu)(shu)對照(zhao)樣品的(de)(de)(de)所述(shu)(shu)幾(ji)何尺寸、bc值(zhi)(zhi)和(he)已知的(de)(de)(de)ic值(zhi)(zhi)，得(de)到(dao)(dao)h的(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)，再將h的(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)以及測(ce)(ce)量(liang)得(de)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)所述(shu)(shu)待(dai)測(ce)(ce)超(chao)(chao)導(dao)薄膜(mo)的(de)(de)(de)所述(shu)(shu)幾(ji)何尺寸和(he)bc值(zhi)(zhi)代入所述(shu)(shu)關(guan)系(xi)式，得(de)到(dao)(dao)所述(shu)(shu)待(dai)測(ce)(ce)超(chao)(chao)導(dao)薄膜(mo)的(de)(de)(de)ic值(zhi)(zhi)。
本發明提(ti)(ti)供的(de)(de)上述方(fang)法(fa)，針對(dui)(dui)長(chang)方(fang)形(xing)或正方(fang)形(xing)的(de)(de)超(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)進(jin)行平(ping)均(jun)臨(lin)界(jie)電流(liu)的(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)，基(ji)于(yu)超(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)的(de)(de)bc與h、ic和(he)所(suo)述幾何(he)(he)尺寸之間的(de)(de)關系式，通過(guo)采用平(ping)均(jun)臨(lin)界(jie)電流(liu)已知的(de)(de)對(dui)(dui)照樣品同時(shi)(shi)進(jin)行測(ce)(ce)(ce)試(shi)，以通過(guo)所(suo)述關系式計(ji)算出待測(ce)(ce)(ce)樣品的(de)(de)平(ping)均(jun)臨(lin)界(jie)電流(liu)，由于(yu)樣品是規(gui)則圖形(xing)，幾何(he)(he)中(zhong)心(xin)(xin)(xin)(xin)點(dian)就是磁(ci)場(chang)(chang)中(zhong)心(xin)(xin)(xin)(xin)點(dian)，要(yao)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)距離磁(ci)場(chang)(chang)中(zhong)心(xin)(xin)(xin)(xin)點(dian)高(gao)度h處的(de)(de)bc，必須先準(zhun)(zhun)確(que)地(di)(di)得(de)到磁(ci)場(chang)(chang)中(zhong)心(xin)(xin)(xin)(xin)點(dian)即(ji)幾何(he)(he)中(zhong)心(xin)(xin)(xin)(xin)點(dian)的(de)(de)坐(zuo)標(biao)，本發明通過(guo)步驟s3和(he)s4準(zhun)(zhun)確(que)地(di)(di)定(ding)位幾何(he)(he)中(zhong)心(xin)(xin)(xin)(xin)點(dian)，而(er)不(bu)是通過(guo)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)尺寸來定(ding)位幾何(he)(he)中(zhong)心(xin)(xin)(xin)(xin)點(dian)，從而(er)避免了尺寸測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)產生誤差導(dao)致幾何(he)(he)中(zhong)心(xin)(xin)(xin)(xin)點(dian)定(ding)位不(bu)準(zhun)(zhun)確(que)的(de)(de)問題，為后(hou)續計(ji)算平(ping)均(jun)臨(lin)界(jie)電流(liu)提(ti)(ti)供了精確(que)度保(bao)障。另(ling)外，本發明不(bu)需要(yao)霍爾(er)探頭矩陣，只需一個磁(ci)場(chang)(chang)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)裝置(zhi)，并(bing)(bing)且(qie)放置(zhi)位置(zhi)并(bing)(bing)沒有嚴格限(xian)制，因(yin)為所(suo)述高(gao)度h事先是未(wei)知的(de)(de)，即(ji)磁(ci)場(chang)(chang)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)裝置(zhi)的(de)(de)放置(zhi)位置(zhi)只需在垂直于(yu)超(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)表(biao)面并(bing)(bing)且(qie)經過(guo)磁(ci)場(chang)(chang)分(fen)布中(zhong)心(xin)(xin)(xin)(xin)點(dian)的(de)(de)一條直線(xian)上即(ji)可(ke)，使(shi)得(de)本方(fang)法(fa)在操(cao)作上簡單易行、節約測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)時(shi)(shi)間。可(ke)見，本發明能夠快(kuai)速、準(zhun)(zhun)確(que)地(di)(di)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)計(ji)算得(de)到超(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)的(de)(de)平(ping)均(jun)臨(lin)界(jie)電流(liu)。
附圖說明
圖(tu)1是本發明快速測量超導薄膜平均臨界電流(liu)的(de)方法流(liu)程(cheng)圖(tu)；
圖2是正(zheng)方(fang)形(xing)超導薄膜的平均臨界電流計算公(gong)式推導過程示意圖；
圖3是長方(fang)形超導(dao)薄(bo)膜(mo)的平均臨界(jie)電流計算公式推導(dao)過程(cheng)示意(yi)圖；
圖4是長方形超導薄膜(mo)區域2在(zai)m點的磁感(gan)應(ying)強度的計(ji)算(suan)示意圖；
圖5是(shi)正方形超(chao)導薄膜經2hp以(yi)上磁場(chang)勵磁后的臨界電流分布示意圖；
圖6是長(chang)方形超(chao)導薄膜(mo)經(jing)2hp以上(shang)磁場勵磁后的臨界電流分布(bu)示(shi)意圖；
圖(tu)7是(shi)正(zheng)方形超導薄膜(mo)勵(li)磁后得(de)到的bc-a關系曲線；
圖(tu)8是(shi)正方形超導薄膜勵(li)磁后得到的bc-h關系(xi)曲線；
圖9是(shi)正方形(xing)超導薄膜勵磁后(hou)得到的bc-ic關系(xi)曲線(xian)；
圖(tu)10是長方形超導薄膜勵磁后得到的bc-a-b關系曲(qu)面圖(tu)；
圖(tu)11是長方形超導薄膜勵磁后(hou)得到的bc-h關(guan)系曲(qu)線(xian)；
圖12是長方形超(chao)導薄(bo)膜勵磁(ci)后(hou)得到(dao)的bc-ic關系曲線(xian)。
具體實施方式
下(xia)面結合(he)附圖和優選的(de)實(shi)施方式(shi)對本發明作進一(yi)步說明。
本(ben)發明具體實施(shi)方式(shi)提供(gong)一(yi)種(zhong)可以(yi)快速測量超導(dao)薄(bo)膜平(ping)均臨(lin)界(jie)電流的方法，參(can)考圖1，該方法包括以(yi)下步驟(zou)s1至s7：
s1、測(ce)(ce)量待測(ce)(ce)超(chao)導(dao)薄膜邊緣的幾(ji)何尺寸，超(chao)導(dao)薄膜的厚度可以忽略，測(ce)(ce)量其幾(ji)何尺寸時(shi)相當于測(ce)(ce)量平面圖(tu)形的各(ge)邊長度。
s2、將所述待測(ce)超(chao)(chao)導(dao)薄膜冷卻至超(chao)(chao)導(dao)態，并進行勵磁；勵磁之后在超(chao)(chao)導(dao)薄膜內產生環形電流。
s3、采用(yong)磁場測量(liang)裝(zhuang)置掃描(miao)測量(liang)經步驟s2處(chu)理的(de)所(suo)述(shu)待測超導薄膜的(de)幾何中(zhong)心區(qu)域(yu)的(de)磁感(gan)應強(qiang)度b；幾何中(zhong)心區(qu)域(yu)即包括幾何中(zhong)心點；此(ci)處(chu)的(de)磁感(gan)應強(qiang)度b并非指特定的(de)一個值，而(er)是掃描(miao)測量(liang)所(suo)得的(de)很多個磁感(gan)應強(qiang)度值的(de)總稱。
s4、根(gen)據(ju)掃描測(ce)量過程中(zhong)磁(ci)感應強度b的(de)(de)最大值(zhi)，確定所(suo)述待測(ce)超導(dao)薄(bo)膜(mo)的(de)(de)幾(ji)何中(zhong)心點(dian)的(de)(de)坐標；對于規則(ze)形(xing)(xing)狀的(de)(de)超導(dao)薄(bo)膜(mo)，本發明具體實(shi)施方(fang)式涉及(ji)長方(fang)形(xing)(xing)和正方(fang)形(xing)(xing)，其幾(ji)何中(zhong)心點(dian)就是磁(ci)場中(zhong)心點(dian)。
s5、將磁(ci)場測(ce)量(liang)裝置(zhi)固定于磁(ci)場分布中心點的正上(shang)方或正下方一高度(du)(du)h處，以測(ce)量(liang)所述待測(ce)超導薄膜在磁(ci)場測(ce)量(liang)裝置(zhi)固定處產生的磁(ci)感應(ying)強度(du)(du)bc。
s6、對(dui)一平(ping)均(jun)臨界電流ic已知(zhi)的超導薄膜對(dui)照樣品執行步(bu)驟s1至s5，得到該對(dui)照樣品的bc值。
其中，所(suo)(suo)述(shu)(shu)待測超導(dao)薄膜和所(suo)(suo)述(shu)(shu)對照樣品的形(xing)狀為(wei)長(chang)(chang)方(fang)(fang)形(xing)或(huo)正(zheng)方(fang)(fang)形(xing)；當(dang)形(xing)狀為(wei)長(chang)(chang)方(fang)(fang)形(xing)時，所(suo)(suo)述(shu)(shu)幾(ji)何(he)尺(chi)寸(cun)(cun)包括寬度a和長(chang)(chang)度b；當(dang)形(xing)狀為(wei)正(zheng)方(fang)(fang)形(xing)時，所(suo)(suo)述(shu)(shu)幾(ji)何(he)尺(chi)寸(cun)(cun)包括邊長(chang)(chang)a。
s7、根據超導(dao)薄膜的(de)(de)bc與h、ic和所述幾(ji)何尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)之(zhi)間的(de)(de)關系式，基于(yu)測量(liang)得(de)到的(de)(de)所述對照(zhao)樣品的(de)(de)所述幾(ji)何尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)、bc值和已知的(de)(de)ic值，得(de)到h的(de)(de)值，再(zai)將h的(de)(de)值以及測量(liang)得(de)到的(de)(de)所述待(dai)測超導(dao)薄膜的(de)(de)所述幾(ji)何尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)和bc值代(dai)入所述關系式，得(de)到所述待(dai)測超導(dao)薄膜的(de)(de)ic值。
上述提到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)所述關系式(shi)，是(shi)(shi)在(zai)超(chao)導(dao)(dao)薄(bo)(bo)膜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)臨界(jie)(jie)(jie)態(tai)(tai)模型(xing)下獲得(de)(de)(de)。具體地，是(shi)(shi)在(zai)臨界(jie)(jie)(jie)態(tai)(tai)模型(xing)下通過(guo)測量(liang)、分析并推導(dao)(dao)而(er)(er)(er)得(de)(de)(de)。根據臨界(jie)(jie)(jie)態(tai)(tai)模型(xing)，對于(yu)(yu)(yu)高溫(wen)超(chao)導(dao)(dao)材料(liao)(liao)，其(qi)屬于(yu)(yu)(yu)非理想的(de)(de)(de)(de)(de)(de)第二(er)類超(chao)導(dao)(dao)材料(liao)(liao)，其(qi)內(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)通格子(zi)也是(shi)(shi)非均勻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，磁(ci)(ci)化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)曲線(xian)不(bu)可(ke)(ke)逆，達到(dao)超(chao)導(dao)(dao)態(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)超(chao)導(dao)(dao)材料(liao)(liao)，在(zai)零磁(ci)(ci)場的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時候(hou)，其(qi)內(nei)部(bu)(bu)無(wu)磁(ci)(ci)通，如果對其(qi)施加弱(ruo)磁(ci)(ci)場，則超(chao)導(dao)(dao)材料(liao)(liao)表(biao)面會由于(yu)(yu)(yu)邁斯納效應從而(er)(er)(er)產(chan)生屏(ping)蔽電(dian)(dian)(dian)流(liu)，如果超(chao)導(dao)(dao)材料(liao)(liao)表(biao)面磁(ci)(ci)場超(chao)過(guo)了(le)下臨界(jie)(jie)(jie)磁(ci)(ci)場hc1，則渦線(xian)開(kai)始穿透至超(chao)導(dao)(dao)材料(liao)(liao)內(nei)部(bu)(bu)。磁(ci)(ci)通渦線(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穿透，只是(shi)(shi)為了(le)保持超(chao)導(dao)(dao)材料(liao)(liao)各局(ju)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)(mi)度低于(yu)(yu)(yu)臨界(jie)(jie)(jie)電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)(mi)度jc，具體來說，在(zai)外磁(ci)(ci)場下，超(chao)導(dao)(dao)材料(liao)(liao)例如超(chao)導(dao)(dao)薄(bo)(bo)膜可(ke)(ke)以被分成兩個區間(jian)：電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)(mi)度等于(yu)(yu)(yu)臨界(jie)(jie)(jie)電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)(mi)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)臨界(jie)(jie)(jie)區間(jian)和無(wu)磁(ci)(ci)通的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)部(bu)(bu)區間(jian)。臨界(jie)(jie)(jie)區間(jian)隨著外磁(ci)(ci)場的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加逐漸從薄(bo)(bo)膜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)外邊界(jie)(jie)(jie)向內(nei)擴展。而(er)(er)(er)在(zai)外磁(ci)(ci)場減小(xiao)直至反向的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程中，磁(ci)(ci)通渦旋線(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分布(bu)也隨之改變，使得(de)(de)(de)內(nei)部(bu)(bu)區域的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)通分布(bu)盡可(ke)(ke)能不(bu)發(fa)生改變。也就是(shi)(shi)說，超(chao)導(dao)(dao)材料(liao)(liao)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)分布(bu)并不(bu)是(shi)(shi)盡可(ke)(ke)能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)維持內(nei)部(bu)(bu)磁(ci)(ci)通為零，而(er)(er)(er)是(shi)(shi)盡可(ke)(ke)能維持內(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)通不(bu)發(fa)生改變。
假設超(chao)(chao)(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)的(de)(de)寬度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)a，然后施加(jia)(jia)均(jun)(jun)勻外(wai)(wai)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)h，那么該臨(lin)界(jie)態模型(xing)問題即(ji)為(wei)(wei)(wei)：外(wai)(wai)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)從零增加(jia)(jia)到某值(zhi)，再降(jiang)低(di)的(de)(de)過程中(zhong)(zhong)，超(chao)(chao)(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)中(zhong)(zhong)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)分布的(de)(de)變化(hua)。磁(ci)(ci)(ci)化(hua)過程描述如下：當(dang)外(wai)(wai)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)為(wei)(wei)(wei)零時(shi)(shi)，則不(bu)存在臨(lin)界(jie)區(qu)間，當(dang)外(wai)(wai)界(jie)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)逐漸(jian)增加(jia)(jia)時(shi)(shi)，臨(lin)界(jie)區(qu)間逐漸(jian)向(xiang)內部擴展，超(chao)(chao)(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)被逐漸(jian)穿透，被穿透的(de)(de)區(qu)域電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)度(du)(du)達到jc，當(dang)外(wai)(wai)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)達到某個值(zhi)時(shi)(shi)，超(chao)(chao)(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)中(zhong)(zhong)各處電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)度(du)(du)會(hui)達到jc，稱此(ci)時(shi)(shi)的(de)(de)外(wai)(wai)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)為(wei)(wei)(wei)樣品的(de)(de)穿透磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)，即(ji)為(wei)(wei)(wei)hp，理論(lun)上超(chao)(chao)(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)永遠不(bu)會(hui)被穿透，但實際上在外(wai)(wai)界(jie)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)較大時(shi)(shi)，超(chao)(chao)(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)幾(ji)(ji)乎完全(quan)被穿透，其中(zhong)(zhong)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)度(du)(du)幾(ji)(ji)乎均(jun)(jun)勻達到臨(lin)界(jie)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)度(du)(du)，因此(ci)可以認為(wei)(wei)(wei)超(chao)(chao)(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)已(yi)被穿透，此(ci)時(shi)(shi)的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)就是穿透磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)。當(dang)外(wai)(wai)界(jie)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)達到hp之后，再逐漸(jian)降(jiang)低(di)的(de)(de)過程，超(chao)(chao)(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)盡可能阻(zu)止磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)降(jiang)低(di)，超(chao)(chao)(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)外(wai)(wai)側(ce)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)首先反向(xiang)；隨著外(wai)(wai)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)的(de)(de)降(jiang)低(di)，電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)反向(xiang)流(liu)(liu)動的(de)(de)范圍逐步(bu)向(xiang)超(chao)(chao)(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)的(de)(de)中(zhong)(zhong)心擴大。當(dang)外(wai)(wai)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)降(jiang)為(wei)(wei)(wei)零時(shi)(shi)，超(chao)(chao)(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)中(zhong)(zhong)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)呈(cheng)現內外(wai)(wai)兩(liang)圈(quan)反向(xiang)環形電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)形式流(liu)(liu)動。
當外(wai)界(jie)(jie)磁場(chang)(chang)(chang)達到hp之后(hou)，繼續增大外(wai)磁場(chang)(chang)(chang)，超(chao)(chao)導薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)的(de)電(dian)流(liu)(liu)不會(hui)發生(sheng)改變，因為(wei)(wei)它(ta)已經被穿透，當外(wai)界(jie)(jie)磁場(chang)(chang)(chang)達到2hp或者(zhe)更大之后(hou)，再逐漸降(jiang)低外(wai)磁場(chang)(chang)(chang)，同樣地，超(chao)(chao)導薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)盡可能阻止磁場(chang)(chang)(chang)降(jiang)低，超(chao)(chao)導薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)外(wai)側(ce)的(de)電(dian)流(liu)(liu)首先(xian)反向；隨著外(wai)磁場(chang)(chang)(chang)的(de)降(jiang)低，電(dian)流(liu)(liu)反向流(liu)(liu)動(dong)的(de)范圍向超(chao)(chao)導薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)的(de)中心擴大。當外(wai)界(jie)(jie)磁場(chang)(chang)(chang)降(jiang)低為(wei)(wei)零(ling)時，超(chao)(chao)導薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)中的(de)電(dian)流(liu)(liu)呈現(xian)一圈大環形(xing)電(dian)流(liu)(liu)的(de)形(xing)式流(liu)(liu)動(dong)。從超(chao)(chao)導薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)的(de)截面看，自中心線分(fen)(fen)開，兩部分(fen)(fen)分(fen)(fen)別帶有大小(xiao)相(xiang)等方向相(xiang)反的(de)電(dian)流(liu)(liu)，記(ji)為(wei)(wei)i0/2，i0為(wei)(wei)臨(lin)(lin)界(jie)(jie)態(tai)模型中超(chao)(chao)導薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)的(de)臨(lin)(lin)界(jie)(jie)電(dian)流(liu)(liu)。圖5和圖6分(fen)(fen)別為(wei)(wei)正方形(xing)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)、長方形(xing)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)在外(wai)界(jie)(jie)勵磁磁場(chang)(chang)(chang)為(wei)(wei)2hp以上時其臨(lin)(lin)界(jie)(jie)電(dian)流(liu)(liu)分(fen)(fen)布示意圖。
基于上述臨界態(tai)模型，對所述關(guan)系式進行分析和推導，具體如下(xia)：
如(ru)圖2所示(shi)，正(zheng)方(fang)(fang)形超導(dao)薄膜(mo)100，其(qi)邊長為a，磁場(chang)測(ce)(ce)量裝置固定幾何(he)中(zhong)心點o的(de)正(zheng)上(shang)方(fang)(fang)高度(du)h處(chu)的(de)m點。利用外(wai)磁場(chang)對超導(dao)薄膜(mo)進行(xing)勵(li)磁之后，其(qi)內(nei)部產生環(huan)形電流(liu)(簡(jian)稱(cheng)環(huan)流(liu)，圖2中(zhong)帶(dai)箭頭的(de)線i表示(shi)環(huan)流(liu)的(de)方(fang)(fang)向(xiang))，環(huan)流(liu)在(zai)(zai)m點產生的(de)磁感應強(qiang)度(du)bc用霍爾探(tan)頭可(ke)(ke)(ke)以(yi)測(ce)(ce)得，由于正(zheng)方(fang)(fang)形超導(dao)薄膜(mo)100幾何(he)上(shang)可(ke)(ke)(ke)以(yi)均分成(cheng)4部分：區(qu)域(yu)a1、a2、a3和(he)(he)a4(圖2中(zhong)以(yi)虛線分隔(ge)區(qu)域(yu))，區(qu)域(yu)a1和(he)(he)區(qu)域(yu)a3分別在(zai)(zai)m點形成(cheng)的(de)磁場(chang)垂(chui)直(zhi)分量大(da)小(xiao)相(xiang)同(tong)(tong)、方(fang)(fang)向(xiang)相(xiang)同(tong)(tong)，水(shui)平(ping)分量大(da)小(xiao)相(xiang)同(tong)(tong)、方(fang)(fang)向(xiang)相(xiang)反，因此，水(shui)平(ping)分量可(ke)(ke)(ke)以(yi)相(xiang)互(hu)抵(di)消。同(tong)(tong)理可(ke)(ke)(ke)推(tui)出區(qu)域(yu)a2和(he)(he)區(qu)域(yu)a4在(zai)(zai)m點的(de)磁場(chang)水(shui)平(ping)分量相(xiang)互(hu)抵(di)消。所以(yi)，超導(dao)薄膜(mo)100在(zai)(zai)m點處(chu)的(de)磁感應強(qiang)度(du)bc為四個區(qu)域(yu)垂(chui)直(zhi)分量的(de)和(he)(he)，而(er)其(qi)中(zhong)一個區(qu)域(yu)a2在(zai)(zai)m點處(chu)的(de)磁感應強(qiang)度(du)的(de)計算如(ru)下(xia)：
取微(wei)元dxdy，其在(zai)m點處(chu)的形成的磁場為dbc。
則區(qu)域a2在m處(chu)形成的(de)磁感應強度的(de)垂(chui)直(zhi)分量為
求得積分為
其中(zhong)，μ0表(biao)(biao)示真(zhen)空磁導(dao)(dao)率；x、y分別(bie)是指以磁場分布(bu)中(zhong)心點(dian)為原點(dian)、以平行于超導(dao)(dao)薄膜長邊(bian)為x軸(zhou)方(fang)向、以平行于超導(dao)(dao)薄膜短邊(bian)為y軸(zhou)方(fang)向的(de)(de)坐(zuo)標系中(zhong)的(de)(de)x、y；dx表(biao)(biao)示沿x軸(zhou)方(fang)向的(de)(de)微元(yuan)；dy表(biao)(biao)示沿y軸(zhou)方(fang)向的(de)(de)微元(yuan)；h表(biao)(biao)示o點(dian)距離(li)(li)m點(dian)的(de)(de)高度；r表(biao)(biao)示微元(yuan)dxdy與(yu)m點(dian)的(de)(de)距離(li)(li)；p點(dian)表(biao)(biao)示過dxdy點(dian)做x軸(zhou)的(de)(de)垂線(xian)(xian)，與(yu)x軸(zhou)的(de)(de)交點(dian)；t表(biao)(biao)示p點(dian)與(yu)m點(dian)的(de)(de)距離(li)(li)；θ表(biao)(biao)示微元(yuan)點(dian)dxdy與(yu)m點(dian)形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)直線(xian)(xian)和(he)微元(yuan)點(dian)dxdy與(yu)p點(dian)形(xing)成(cheng)(cheng)直線(xian)(xian)的(de)(de)夾角(jiao)(jiao)；α表(biao)(biao)示直線(xian)(xian)om和(he)直線(xian)(xian)pm之間的(de)(de)夾角(jiao)(jiao)。
從而，整個超導(dao)薄膜100產(chan)生(sheng)的(de)磁場在m點處的(de)磁感應強度bc為(wei)：
如(ru)圖(tu)3所(suo)示，長方(fang)形超(chao)導(dao)(dao)薄(bo)膜200，寬為a，長為b，利用外(wai)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)對超(chao)導(dao)(dao)薄(bo)膜200進行勵磁(ci)(ci)(ci)(ci)之后，同樣地，其內(nei)部產生環流，環流在(zai)m點(dian)產生的磁(ci)(ci)(ci)(ci)感應(ying)強(qiang)度(du)bc用霍(huo)爾(er)探(tan)頭(tou)可(ke)(ke)以測(ce)得，長方(fang)形超(chao)導(dao)(dao)薄(bo)膜200幾何上可(ke)(ke)以分(fen)成四個(ge)區域1至4(圖(tu)3中虛線分(fen)隔的區域)，環流在(zai)m點(dian)形成的磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)用霍(huo)爾(er)探(tan)頭(tou)可(ke)(ke)以測(ce)得磁(ci)(ci)(ci)(ci)感應(ying)強(qiang)度(du)bc，區域1和3分(fen)別在(zai)m點(dian)形成的磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)垂直分(fen)量大(da)小相(xiang)(xiang)同、方(fang)向相(xiang)(xiang)同，水(shui)平分(fen)量大(da)小相(xiang)(xiang)同、方(fang)向相(xiang)(xiang)反，因此，水(shui)平分(fen)量可(ke)(ke)以相(xiang)(xiang)互抵消。同理可(ke)(ke)推出區域2和4分(fen)別在(zai)m點(dian)形成的磁(ci)(ci)(ci)(ci)感應(ying)強(qiang)度(du)水(shui)平分(fen)量相(xiang)(xiang)互抵消。所(suo)以，在(zai)m點(dian)處的磁(ci)(ci)(ci)(ci)感應(ying)強(qiang)度(du)為各部分(fen)的垂直分(fen)量的和。
現分析(xi)區域1在m點處的磁感(gan)應強度(du)垂(chui)直分量：
如圖3所示，p點坐標為((b-a)/2，0)，r點坐標為(b/2，-a/2)，q點的坐標為(b/2，a/2)；pq直線方程
積分后得到：
即，區域1在m點(dian)處(chu)的磁(ci)感應強(qiang)度(du)垂直分量b1'為(wei)：
μ0表(biao)示(shi)真空磁(ci)導率，x、y分(fen)(fen)別是指以(yi)磁(ci)場分(fen)(fen)布(bu)中心(xin)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)o為原點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)、以(yi)平行于超(chao)(chao)導薄(bo)膜(mo)長(chang)邊為x軸(zhou)方(fang)向、以(yi)平行于超(chao)(chao)導薄(bo)膜(mo)短邊為y軸(zhou)方(fang)向的(de)(de)(de)坐標系中的(de)(de)(de)x、y；dx表(biao)示(shi)x軸(zhou)方(fang)向的(de)(de)(de)微元(yuan)；dy表(biao)示(shi)y軸(zhou)方(fang)向的(de)(de)(de)微元(yuan)；h表(biao)示(shi)o點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)距離m點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)高度；r表(biao)示(shi)dxdy與m點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)距離，t點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)表(biao)示(shi)過dxdy點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)作x軸(zhou)的(de)(de)(de)垂線，與x軸(zhou)的(de)(de)(de)交點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，t表(biao)示(shi)t點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)與m點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)距離，r表(biao)示(shi)dxdy與m點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)距離，θ表(biao)示(shi)微元(yuan)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)dxdy與m點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)直線和微元(yuan)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)dxdy與t點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)形(xing)成(cheng)直線的(de)(de)(de)夾角，α表(biao)示(shi)直線om和直線tm之(zhi)間的(de)(de)(de)夾角。
現(xian)分析區域2在m點處的磁感(gan)應強(qiang)度垂(chui)直分量：
如圖4所示，p點坐標為((b-a)/2，0)，r點坐標為(b/2，-a/2)。pr直線方程為
從(cong)而，區域(yu)2在m點處的磁感(gan)應強度(du)垂直分(fen)量b2'為(wei)：
μ0表(biao)(biao)示(shi)(shi)(shi)真(zhen)空磁導率，x、y分別是指以磁場分布(bu)中心點(dian)(dian)(dian)o為(wei)原點(dian)(dian)(dian)、以平行(xing)于(yu)超(chao)(chao)導薄膜(mo)長邊為(wei)x軸(zhou)方(fang)(fang)向、以平行(xing)于(yu)超(chao)(chao)導薄膜(mo)短(duan)邊為(wei)y軸(zhou)方(fang)(fang)向的(de)(de)坐(zuo)標系中的(de)(de)x、y；dx表(biao)(biao)示(shi)(shi)(shi)x軸(zhou)方(fang)(fang)向的(de)(de)微元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)；dy表(biao)(biao)示(shi)(shi)(shi)y軸(zhou)方(fang)(fang)向的(de)(de)微元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)；h表(biao)(biao)示(shi)(shi)(shi)o點(dian)(dian)(dian)距(ju)(ju)離m點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)高(gao)度；r表(biao)(biao)示(shi)(shi)(shi)dxdy與(yu)m點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)距(ju)(ju)離；d點(dian)(dian)(dian)表(biao)(biao)示(shi)(shi)(shi)過(guo)dxdy點(dian)(dian)(dian)做(zuo)y軸(zhou)的(de)(de)垂線，與(yu)y軸(zhou)的(de)(de)交點(dian)(dian)(dian)；t表(biao)(biao)示(shi)(shi)(shi)d點(dian)(dian)(dian)與(yu)m點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)距(ju)(ju)離；r表(biao)(biao)示(shi)(shi)(shi)dxdy與(yu)m點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)距(ju)(ju)離；θ表(biao)(biao)示(shi)(shi)(shi)微元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)點(dian)(dian)(dian)dxdy與(yu)m點(dian)(dian)(dian)形成的(de)(de)直(zhi)線和微元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)點(dian)(dian)(dian)dxdy與(yu)d點(dian)(dian)(dian)形成直(zhi)線的(de)(de)夾角(jiao)；α表(biao)(biao)示(shi)(shi)(shi)直(zhi)線om和直(zhi)線dm之間的(de)(de)夾角(jiao)。
從而，長方形(xing)超導薄(bo)膜200在m點處的磁感(gan)應(ying)強(qiang)度bc為：
bc＝2(b1'+b2')(11)
即：
基(ji)于上述公式(4)和(12)所(suo)(suo)示的(de)(de)(de)bc與h、ic和所(suo)(suo)述幾何(he)尺(chi)寸之間的(de)(de)(de)關系式，對(dui)對(dui)照樣品(pin)執行步驟s1至s5，將得到的(de)(de)(de)對(dui)照樣品(pin)的(de)(de)(de)bc值(zhi)(zhi)(zhi)、已知的(de)(de)(de)ic值(zhi)(zhi)(zhi)和幾何(he)尺(chi)寸值(zhi)(zhi)(zhi)代入(ru)到公式(4)或(12)中(zhong)(根據形(xing)狀為(wei)長(chang)方(fang)(fang)形(xing)還是正方(fang)(fang)形(xing)來選擇(ze)對(dui)應的(de)(de)(de)關系式)，從而計算(suan)得到h值(zhi)(zhi)(zhi)，再將h值(zhi)(zhi)(zhi)、待測超導薄膜(mo)的(de)(de)(de)幾何(he)尺(chi)寸以(yi)及bc值(zhi)(zhi)(zhi)重新套用相應的(de)(de)(de)關系式(4)或(12)，從而計算(suan)出待測超導薄膜(mo)的(de)(de)(de)ic值(zhi)(zhi)(zhi)，即得到平均臨界電流。
實施例1
本實施對正方形超導薄膜樣品進行平均臨(lin)界電(dian)流(liu)ic的測量，可參考圖(tu)2，測量過程包括以(yi)下步(bu)驟：
步驟1、用(yong)尺(chi)寸測(ce)量(liang)工(gong)具對正(zheng)方(fang)形待測(ce)超導薄膜樣(yang)品(pin)進行邊長的測(ce)量(liang)，得到樣(yang)品(pin)的邊長a；
步(bu)驟2、將步(bu)驟1測量(liang)之后的(de)(de)待(dai)測樣品放置(zhi)于低溫(wen)維持裝(zhuang)置(zhi)中進(jin)行(xing)冷卻(que)，其中低溫(wen)維持裝(zhuang)置(zhi)內(nei)的(de)(de)溫(wen)度(du)低于待(dai)測超導薄膜的(de)(de)臨(lin)界轉(zhuan)變溫(wen)度(du)tc；
步(bu)驟3、當待測(ce)樣品冷(leng)卻至其(qi)超導態(tai)時(shi)，利用(yong)電磁(ci)鐵或者永(yong)磁(ci)體(ti)對其(qi)進行勵(li)磁(ci)，以使其(qi)內部(bu)產生環形(xing)電流，其(qi)中，勵(li)磁(ci)磁(ci)場大于或等于待測(ce)超導薄膜(mo)穿(chuan)透磁(ci)場的(de)2倍；
步驟4、將(jiang)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)測(ce)(ce)量(liang)裝置固定(ding)于待測(ce)(ce)樣(yang)品正上方任(ren)意高度(但高度也(ye)不宜(yi)過高或過低，應(ying)便(bian)于操作)，掃(sao)描測(ce)(ce)量(liang)待測(ce)(ce)樣(yang)品幾何中(zhong)心(xin)區域的磁(ci)(ci)(ci)感應(ying)強度b；找出b的最大值(zhi)，從而確定(ding)幾何中(zhong)心(xin)點(dian)的坐(zuo)標(biao)。具體地，分(fen)別沿x軸和(he)y軸各自進行線(xian)掃(sao)描測(ce)(ce)量(liang)，以確定(ding)出b值(zhi)最高的兩條掃(sao)描直線(xian)x＝xm和(he)y＝ym，兩條掃(sao)描直線(xian)的交(jiao)點(dian)(xm，ym)為所述幾何中(zhong)心(xin)點(dian)的坐(zuo)標(biao)。磁(ci)(ci)(ci)場(chang)測(ce)(ce)量(liang)裝置可以是高斯計、磁(ci)(ci)(ci)通門磁(ci)(ci)(ci)力儀或原子磁(ci)(ci)(ci)力儀。
步驟5、將(jiang)磁(ci)場測(ce)量裝(zhuang)置固定于(yu)幾(ji)何中心點的正上方高度h處(chu)，測(ce)量待(dai)測(ce)樣品在磁(ci)場測(ce)量裝(zhuang)置固定處(chu)即m點所(suo)產生的磁(ci)感應(ying)強度bc；
步驟(zou)6、在不改變磁場(chang)測(ce)量裝置距離(li)待測(ce)樣(yang)品的(de)高度h的(de)情況下，對ic已知的(de)對照(zhao)樣(yang)品(可(ke)以是長方形(xing)(xing)，也可(ke)以是正(zheng)(zheng)方形(xing)(xing)，此處采用(yong)正(zheng)(zheng)方形(xing)(xing)的(de)對照(zhao)樣(yang)品)，重復上面的(de)步驟(zou)1至5獲得對照(zhao)樣(yang)品邊長a以及bc值(zhi)，將對照(zhao)樣(yang)品的(de)ic、a和bc代入公(gong)式(4)，計(ji)算得到h值(zhi)；
步驟(zou)7、對(dui)待測(ce)樣品(pin)套用公式(4)，將待測(ce)樣品(pin)的(de)bc值、邊長(chang)a值以及h值代入公式(5)，即可計算得(de)到(dao)正(zheng)方形待測(ce)樣品(pin)的(de)ic值。
在本實施例(li)中(zhong)，對公式(4)中(zhong)各個參數進行(xing)賦值(zhi)(zhi)，例(li)如(ru)(ru)，高度(du)h為(wei)(wei)0.0005m，平(ping)均臨界電(dian)(dian)流ic為(wei)(wei)22500a/m，邊(bian)長(chang)a的(de)取(qu)值(zhi)(zhi)范圍(wei)是0至(zhi)0.005m，利用matlab生(sheng)成(cheng)(cheng)bc和超(chao)導薄(bo)膜(mo)樣(yang)(yang)品邊(bian)長(chang)a的(de)關系曲線(xian)bc-a圖(tu)(tu)，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)7所示；又如(ru)(ru)，正(zheng)方形(xing)(xing)(xing)超(chao)導薄(bo)膜(mo)樣(yang)(yang)品的(de)邊(bian)長(chang)a為(wei)(wei)0.005m，平(ping)均臨界電(dian)(dian)流ic為(wei)(wei)22500a/m，高度(du)h的(de)取(qu)值(zhi)(zhi)范圍(wei)0至(zhi)0.001m，利用matlab生(sheng)成(cheng)(cheng)正(zheng)方形(xing)(xing)(xing)樣(yang)(yang)品的(de)bc-h關系曲線(xian)圖(tu)(tu)，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)8所示。再比如(ru)(ru)，測量高度(du)h為(wei)(wei)0.001m，正(zheng)方形(xing)(xing)(xing)超(chao)導薄(bo)膜(mo)樣(yang)(yang)品的(de)邊(bian)長(chang)a為(wei)(wei)0.005m，平(ping)均臨界電(dian)(dian)流ic的(de)取(qu)值(zhi)(zhi)范圍(wei)0至(zhi)30000a/m，利用matlab生(sheng)成(cheng)(cheng)正(zheng)方形(xing)(xing)(xing)樣(yang)(yang)品的(de)bc-ic關系曲線(xian)圖(tu)(tu)，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)9所示。
實施例2
本實施(shi)(shi)例與(yu)(yu)實施(shi)(shi)例1不同之處在(zai)(zai)于(yu)(yu)是針對(dui)長(chang)(chang)(chang)方(fang)(fang)形(xing)超(chao)(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)(mo)樣(yang)品(pin)，幾何尺寸(cun)具(ju)有(you)寬度(du)a和(he)(he)長(chang)(chang)(chang)度(du)b，參(can)考圖(tu)(tu)3，經(jing)過(guo)與(yu)(yu)實施(shi)(shi)例1中步驟(zou)1至7相同的(de)步驟(zou)，套用公(gong)式(shi)(12)，獲得長(chang)(chang)(chang)方(fang)(fang)形(xing)待測(ce)(ce)樣(yang)品(pin)的(de)ic值。同樣(yang)對(dui)公(gong)式(shi)(12)中各(ge)參(can)數(shu)(shu)進(jin)行賦值，例如(ru)(ru)，長(chang)(chang)(chang)方(fang)(fang)形(xing)待測(ce)(ce)樣(yang)品(pin)的(de)平(ping)(ping)均臨界(jie)電(dian)(dian)流(liu)(liu)ic為(wei)(wei)22500a/m，磁(ci)場測(ce)(ce)量裝(zhuang)置距(ju)離超(chao)(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)(mo)樣(yang)品(pin)的(de)高度(du)h為(wei)(wei)0.001m，寬度(du)a和(he)(he)長(chang)(chang)(chang)度(du)b的(de)變化范圍為(wei)(wei)0.001m至0.05m，將a、b、ic、h代入公(gong)式(shi)(12)，利用matlab可(ke)以得到(dao)長(chang)(chang)(chang)方(fang)(fang)形(xing)超(chao)(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)(mo)的(de)bc-a-b曲(qu)線關系圖(tu)(tu)像，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)10所(suo)示(shi)(shi)；又如(ru)(ru)，長(chang)(chang)(chang)方(fang)(fang)形(xing)超(chao)(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)(mo)樣(yang)品(pin)的(de)寬度(du)a為(wei)(wei)0.005m，長(chang)(chang)(chang)度(du)b為(wei)(wei)0.01m，平(ping)(ping)均臨界(jie)電(dian)(dian)流(liu)(liu)ic為(wei)(wei)22500a/m，高度(du)h變化范圍為(wei)(wei)0至0.001m，利用matlab得到(dao)bc-h關系曲(qu)線，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)11所(suo)示(shi)(shi)，由于(yu)(yu)在(zai)(zai)計算時(shi)，采用數(shu)(shu)值積分(fen)的(de)方(fang)(fang)法來(lai)解(jie)決推導(dao)過(guo)程中的(de)積分(fen)公(gong)式(shi)不可(ke)解(jie)的(de)問題(ti)，所(suo)以在(zai)(zai)h無限趨(qu)近于(yu)(yu)0時(shi)，在(zai)(zai)圖(tu)(tu)中會存在(zai)(zai)誤差(cha)，當h趨(qu)近于(yu)(yu)0時(shi)，bc趨(qu)近于(yu)(yu)一個固定值，但實際(ji)上bc趨(qu)近于(yu)(yu)∞。在(zai)(zai)實際(ji)的(de)測(ce)(ce)量過(guo)程中，h一般大于(yu)(yu)0.0005m，所(suo)以在(zai)(zai)h趨(qu)近于(yu)(yu)0時(shi)的(de)情況(kuang)可(ke)以忽略；再比如(ru)(ru)，長(chang)(chang)(chang)方(fang)(fang)形(xing)超(chao)(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)(mo)的(de)寬度(du)a為(wei)(wei)0.005m，長(chang)(chang)(chang)度(du)b為(wei)(wei)0.01m，高度(du)h為(wei)(wei)0.001m，平(ping)(ping)均臨界(jie)電(dian)(dian)流(liu)(liu)ic為(wei)(wei)20000a/m至30000a/m，通過(guo)matlab得到(dao)長(chang)(chang)(chang)方(fang)(fang)形(xing)超(chao)(chao)導(dao)薄(bo)膜(mo)(mo)的(de)bc-ic關系曲(qu)線，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)12所(suo)示(shi)(shi)。
以上內(nei)容是(shi)結合具體的(de)優選實施(shi)方式(shi)對(dui)本(ben)(ben)發(fa)明所作的(de)進一步詳(xiang)細說(shuo)明，不(bu)能認定本(ben)(ben)發(fa)明的(de)具體實施(shi)只(zhi)局限于這些說(shuo)明。對(dui)于本(ben)(ben)發(fa)明所屬技術領域的(de)技術人員來說(shuo)，在不(bu)脫離本(ben)(ben)發(fa)明構思(si)的(de)前(qian)提下(xia)，還可以做(zuo)出若(ruo)干等同(tong)替代或(huo)明顯變型，而且性能或(huo)用途(tu)相同(tong)，都應當視為屬于本(ben)(ben)發(fa)明的(de)保護范圍。
- 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊！