高温超伝導線材の10桁の電界領域に亘る電流輸送特性のオペランド計測とモデリング

10 位电场范围内高温超导线材电流传输特性的操作测量和建模

基本信息

批准号：
22K20430
负责人：
呉澤宇
金额：
$ 1.75万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-08-31 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、高温超伝導テープ線材のマグネット応用の共通課題である遮蔽電流の定量化に対し、基盤技術となる素線電流輸送特性のオペランド計測とその高精度なモデリング手法を確立する。現もっとも一般的な電流輸送特性の評価法は、四端子法により、電流を印加しその電圧応答を測定する方法である。四端子法は定量性にこそ優れるが電圧の測定雑音により10-6 V/m以下の電流輸送特性の測定が困難であるため、本研究では着磁した線材近傍の磁界分布とそのダイナミクスを計測する磁気顕微法に基づいて計測する。電流輸送特性のモデリング手法も単なる経験則でなく、メゾスコピックスケールの量子化磁束挙動の統計性を考慮した物理モデルで行う。本研究の実施事項は、１．超低電界領域を含めた広い電界領域における磁界下の電流輸送特性の角度依存性の実測（2022前半）、２．ダイナミック電界制御による広範電界範囲の特性の実測（2022後半～2023前半）、３．量子化磁束挙動の統計性を考慮した物理モデルによるパラメーター抽出（R5）である。2022年度では項目１と２を実施予定であった。具体的な研究実績を以下に示す。（１）極低温5 K、磁場強度0~3.5 T、超低電界領域を含めた広い電界領域10-5~10-11 V/mにおける垂直磁界角度下のみの電流輸送特性を実測した。Flux-annealing法を適用し、試料表面磁場のダイナミクスを磁気顕微測定することで超低電界領域における電流輸送特性の測定法を確立した。（計画実施項目１と２の一部）（２）温度5~77 K・垂直磁場強度10 T以上における電流輸送特性のモデリングを行った。前述磁気顕微法と四端子法を組合わせて、広い温度・磁場域における電流輸送特性の実測データに基づいて、量子化磁束挙動の統計性を考慮した物理モデルで物性パラメータを抽出し、高精度なモデリングを行った。（計画実施項目３の一部）

在这项研究中，我们将建立电线电流传输特性的操作数测量，这是基本技术，并且是其电线电流传输特性的高度准确的建模方法，用于量化屏蔽电流，这在磁铁应用中是高温超导磁带线的常见问题。评估电流传输特性的最常见方法是一种应用电流，并通过使用四端方法应用电流来测量电压响应。四末端方法的定量性质非常好，但是由于电压测量噪声，很难测量低于10-6 V/m的电流传输特性，因此在这项研究中，测量基于磁显微镜，该磁显微镜测量了磁化线附近的磁场分布及其动力学。当前传输特性的建模方法不仅是经验法则，而且是使用物理模型进行的，该物理模型考虑了介质尺度上量化的磁通量行为的统计性。实施这项研究的问题是：1。实际测量了广阔场中磁场下当前传输特征的角度依赖性，包括超低野外区域（2022年的上半年），2。实际测量了使用动态场控制的广泛电场范围内特征的实际测量（2022年后期至第一个2023年后期，第2023页），3。使用统计范围（r5）（R5）（R5）。计划1和2计划在2022年实施。具体的研究结果如下所示。（1）仅在10-5-10-11 V/m的宽场磁场角度下测量当前的传输特性，包括在极低温度的极低场区域5 K，磁场强度为0-3.5 t和超低场区域。通过应用通量减速方法，我们建立了一种通过样品表面磁场动力学的磁显微镜测量超低电场区域中电流传输特性的方法。（计划实施项目的第1部分和第2部分）（2）在5-77 K的温度和垂直磁场强度为10 t或更高的垂直磁场强度下的当前运输特性建模。通过将上述磁显微镜和四末端方法组合，使用物理模型提取物理特性参数，该物理模型考虑了量化磁通量行为的统计学，基于对广泛温度和磁场区域的当前传输特性的实际数据，并进行了高度精确的建模。（计划实施的第3部分）