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