ミ )

10¹⁰ 

( ω

ε

5.3 Q M G法 に よ る Y‑Ba‑Cu‑O超 伝 導 体

し ま い 、 ま た こ の と き 量 子 化 磁 束 の 運 動 は よ り 不 可 逆 に 移 行 す る か ら で あ る 。 つ ま り 現 在 の 解 析 で は 交 流 帯 磁 率 か ら 評 価 さ れ る み は 過 小 評 価 に な る 。 一 方 で 、 直 流 磁 化 測 定 に お い て は 量 子 化 磁 束 の 運 動 は 不 可 逆 で あ る く ら い 十 分 な 磁 界 変 動 を 与 え て い る の で 、 フ ィ ラ メ ン ト の 分 布 に よ る 影 響 は な い 。 フ ィ ラ メ ン ト 径 が 大 き い 試 料 で は 、 フ ィ ラ メ ン ト 径 の 分 布 は 小 さ い と 考 え ら れ 、 し た が っ て 試 料2の 方 が 試 料 1よ り も 臨 界 電 流 密 度 の 値 の 差 が 少 な い こ と が 説 明 で き る 。 注 意 し な け れ ば な ら な い の は 、 低 磁 界 に お い て ぬ

/ 2

泌 が 大 き く な り 現 象 が よ り 不 可 逆 に 移 行 す る と 、 フ ィ ラ メ ン ト 径 の 分 布 の 影 響 は 小 さ く な る 。 し た が っ て 、 二 つ の 方 法 で 評 価 し た 磁 界 依 存 性 は フ ィ ラ メ ン ト 径 の 分 布 の 影 響 を 考 慮 す る と お 互 い に 近 く な る と 思 わ れ る 。 し か し な が ら 、 低 磁 界 に お け る 交 流 帯 磁 率 か ら の 大 き な み の 理 由 は よ く 分 か ら な い 。

5.2.3  まとめ

本節では、 Nb‑Ti多 芯 線 に お い て 第 三 高 調 波 交 流 帯 磁 率 の 交 流 磁 界 依 存 性 を 調 べ て 、 臨 界 電 流 密 度 を 評 価 し た 。 そ し て 次 の よ う な 結 果 が 得られた。

1.込 と

χ ;

の結果の差は直流磁界の増加とともに増加する傾向があり、

こ れ よ り 高 い 交 流 磁 界 に お い て

C a m p b e l l

モ デ ル か ら の ず れ が あ る ものと考えられる。

2.交 流 法 よ り 求 め た 臨 界 電 流 密 度 の 値 は 直 流 磁 化 よ り 求 め た 値 と 比 べ る と 低 磁 界 で は 大 き く 、 高 磁 界 で は 小 さ か っ た 。 高 磁 界 で 小 さ く な る の は 、 フ ィ ラ メ ン ト 径 の 分 布 の 影 響 で あ る と 考 え ら れ る 。

5 . 3   Q M G 法 に よ る Y‑Ba‑Cu‑O 超 伝 導 体

2 ，  3

章 で 取 り 扱 っ た よ う に 熔 融 法 で 作 製 さ れ た

Y‑Ba‑Cu‑O

酸 化 物 超 伝 導 体 で は 試 料 内 の ク ラ ッ ク や 弱 結 合 に よ り 超 伝 導 体 の 有 効 サ イ ズ が 小

さ く な り 、 量 子 化 磁 束 の 可 逆 運 動 の 影 響 が 顕 著 と な る 。 本 節 で は

QMG

90 

5.3 QMG法による Y‑Ba‑Cu‑O超 伝 導 体

法 に よ り 製 作 さ れ た

Y‑Ba‑Cu‑O

バ ル ク の 試 料 に つ い て 第 三 高 調 波 交 流 帯 磁 率 を 測 定 し 、 量 子 化 磁 束 の 可 逆 運 動 の 効 果 に つ い て 検 討 し た 。 結 果は

Campbell

モ デ ル を も と に し た 数 値 計 算 を 用 い て 解 析 を し て 、 直 流 磁 化 測 定 の 結 果 と 比 較 し た 。 特 に 第 三 高 調 波 交 流 帯 磁 率 か ら 求 め た 臨 界 電 流 密 度 に つ い て 検 討 を お こ な う 。

5 . 3 . 1  

試 料 友 び 実 験

試 料 は

QMG

法 に よ っ て 作 製 さ れ た

Y‑Ba‑Cu‑O

バルク超伝導体で、

4 . 5 5  

x 

3 . 2 0  

x 

0 . 8 5  mm

³の 大 き さ の 平 板 で あ り 、 c軸 は 広 い 面 に 対 し て 垂 直 に 配 向 し て い る 。 こ の 試 料 の 場 合 に は 、 し ゃ へ い 電 流 は ク ラ ッ ク な ど の よ う な 欠 陥 の た め に 試 料 内 を 均 一 に 流 れ る 事 は で き な い 。 し た が っ て 、 試 料 を 流 れ る 電 流 を 試 料 全 体 を 流 れ る バ ル ク な 電 流 と ク ラ ッ ク に よ っ て 閉 じ 込 め ら れ た 局 所 的 な 電 流 の 和 と し て 近 似 し た 時 、 後 者 に つ い て は 超 伝 導 体 の 有 効 サ イ ズ dは かb面 に 沿 っ て 存 在 す る ク ラ ッ ク の 間 隔 と 同 じ に な る

[ 5 1 ] 0

な お 直 流 磁 化 の ヒ ス テ リ シ ス よ り J_cを 求 め る 時 に は 、 試 料 の 厚 さ

d =  ^{0 . 8 5  m m}

を用いる。

2 . 2 . 1

節 で 述 べ た よ う に 、 こ の 試 料 に お い て は 直 流 磁 化 よ り 求 め る み は 局 所 の 臨 界 電 流 密 度 と 等 し く な く 、 局 所 の 値 と 輸 送 電 流 密 度 の あ る 種 の 平 均 値 で あ る 。 基 本 波 交 流 帯 磁 率 の 虚 部 か ら 求 め た 臨 界 温 度 は

9 0 . 2K

であった。

第 三 高 調 波 と 基 本 波 交 流 帯 磁 率 の 交 流 磁 界 依 存 性 を 一 定 の 温 度 お よ び 直 流 磁 界 の 下 で 測 定 し た 。 直 流 と そ れ に 重 畳 す る 交 流 の 磁 界 は 試 料 の 長 手 方 向 に 沿 っ て 印 加 し た 。 直 流 磁 界 は

6T

ま で 、 交 流 磁 界 は

0 . 0 3T 

ま で 印 加 し た^O 測 定 は ガ ス ヘ リ ウ ム 中 で 行 な い 、 温 度 は 60Kか ら え ま で 調 整 し た^O 直 流 磁 化 は SQUIDを用いて測定した。

5 . 3 . 2  

実 験 結 果

図5.7に87Kに お け る 泌 の 交 流 磁 界 依 存 性 を 示 す 。 直 流 磁 界 が 増 加 す る に つ れ て 泌 の 負 の ピ ー ク 値 は 単 調 に 減 少 し て い る 事 が わ か る 。 ま た 温 度 を 上 昇 さ せ た 時 に も 同 様 な 結 果 を 得 て い る 。 こ れ ら の 結 果 は こ れ ま で 同 じ よ う に 祐 の 温 度 磁 界 依 存 性 か ら 説 明 す る 事 が で き る 。 本 論

91 

5.3 Q M G法 に よ る Y‑Ba‑Cu‑O超 伝 導 体

1 . 0  T 

0 . 5  T  2 . 0   1 . 5  T  QMG 

T=87  K 

0 . 0 1  

( . コ

. 6 )

の‑ ‑

N

( b )   1 0 ‑

² 

1 0 ‑

³ 

μ oHm 

(T) 

10

‑4 

図 5.7:87 Kに お け る 様 々 な 直 流 磁 界 に お け る 泌 の 交 流 磁 界 依 存 性

92 

5.3 Q乱1G法 に よ る Y‑Ba‑Cu‑O超 伝 導 体

文 の 理 論 で は 図4.1(め か ら わ か る よ う に 、 負 の ピ ー ク の 絶 対 値 は 正 の ピ ー ク よ り も 大 き く な っ て い る 。 し か し な が ら こ れ は 実 験 結 果 と は 矛 盾 す る 結 果 と な っ て い る 。 こ れ は 理 論 で は 一 種 類 の し ゃ へ い 電 流 し か 仮 定 し て い な い の に 対 し て 、 試 料 中 に は 輸 送 と 局 所 の 臨 界 電 流 密 度 に 対 応 す る 二 種 類 の し ゃ へ い 電 流 が あ る た め と 考 え ら れ る 。

こ こ で 、 込

? χ ; ? χ 1

のピークを示す交流磁界の振幅からみを評価し、

そ の 結 果 を 直 流 磁 化 の ヒ ス テ リ シ ス か ら 求 め た 値 と 比 較 す る 。 方 法 に ついては 4.1.3節に述べた。ただし、 d/2入

b

はSの 測 定 値 よ り 求 め た 。 一 方 、 直 流 磁 化 の ヒ ス テ リ シ ス ムM からは J_c== 2ム

M/

μ

o d

より求めた。

結 果 を 図 5.8に示す。

前 述 の よ う に QMG試 料 に お い て 、 直 流 磁 化 か ら 求 め ら れ る み は 局

所の値と輸送臨界電流密度のある種の平均である。一方、 QMG材 な ど

で は 直 流 磁 化 の ヒ ス テ リ シ ス の 大 き さ が ほ ぼ 試 料 サ イ ズ に 比 例 す る こ と が 知 ら れ て お り 、 あ た か も バ ル ク な 電 流 が 一 様 に 流 れ て い る よ う に 見 な す こ と が で き る よ う に 思 わ れ て い る 。 こ れ が 妥 当 で あ れ ば 今 の 交 流 帯 磁 率 測 定 に お い て も 印 加 交 流 磁 界 が 比 較 的 大 き い た め に 、 等 価 的 に 一 種 類 の し ゃ へ い 電 流 の み が 測 定 さ れ る は ず で あ る 。 し た が っ て こ こ で は 交 流 帯 磁 率 か ら J_cを 求 め る の に 、 直 流 磁 化 か ら み を 求 め た 時 の 試 料の厚さ d== 850μmを 用 い て 計 算 し た 。 こ の よ う に し て 求 め ら れ る 値 は、 Campbellモ デ ル が 正 し け れ ば 直 流 磁 化 か ら 求 め ら れ る み と 同 様 な 値 に な る も の と 期 待 さ れ る 。 し か し 図 5.8のQMG試 料 の 結 果 か ら わ か るように、それぞれから求められるみの値は異なり、

χ ;

^{か ら 求 め た}

J

_c

の 値 が 一 番 大 き く 、 次 に

χ j

か ら 求 め た 値 、 込 か ら 求 め た 値 、 最 後 に 直 流 磁 界 か ら 求 め た 値 と な っ て い る 。 こ う し た 違 い の 原 因 と し て は 、 実 際 には二種類の電流が存在することと、 Campbellモ デ ル か ら の は ず れ と が考えられる。

5 . 3 . 3  

まとめ

本節では、 QMG法 で 作 製 さ れ た Y‑Ba‑Cu‑O超 伝 導 体 に つ い て 第 三 高 調 波 交 流 帯 磁 率 よ り 求 め た 臨 界 電 流 密 度 を 直 流 磁 化 測 定 で 評 価 さ れ

93 

5.3 Q M G法による Y‑Ba‑Cu‑O超 伝 導 体

10

⁹ 

QMG 

ドキュメント内 超伝導体の交流磁化特性に与える (ページ 100-105)