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）

在本研究中，我们将建立线材电流传输特性的操作测量及其高精度建模方法，这将成为量化屏蔽电流的基础技术，屏蔽电流是高温超导带线磁性应用中的常见问题。目前，评估电流传输特性的最常见方法是施加电流并使用四端子法测量电压响应。尽管四探针方法具有优异的定量特性，但由于电压测量噪声，很难测量低于 10-6 V/m 的电流传输特性。在本研究中，我们测量了磁化线附近的磁场分布及其动态。该测量基于磁显微镜。电流传输特性的建模方法不仅仅是经验法则，而且是考虑介观尺度上量化磁通量行为的统计特性的物理模型。本研究的实施内容为：1.包括超低电场区在内的宽电场区磁场下电流输运特性角度依赖性的实测（2022年上半年），2。通过动态电场控制实测宽电场范围特性（2022年底至2023年初），3。这是使用考虑量化磁通量行为统计数据的物理模型的参数提取 (R5)。第 1 项和第 2 项计划于 2022 财年实施。具体研究结果如下所示。 (1) 我们实际测量了在5 K极低温度、0至3.5 T磁场强度和10-5至10-11宽电场范围下的垂直磁场角下的电流传输特性V/m，包括超低电场区域。通过应用磁通退火法并在磁力显微镜下测量样品表面磁场的动态，我们建立了一种测量超低电场区域电流输运特性的方法。（计划实施项目1和2的一部分）（2）对5至77K温度和10T或更高垂直磁场强度下的电流输运特性进行了建模。通过结合上述磁显微镜方法和四端方法，我们根据宽温度和磁场下电流输运特性的实际测量数据，用考虑量子化磁通量行为统计性质的物理模型提取物理性质参数。领域范围，并达到高精度。（计划实施项目3的一部分）