2.2直 流 磁 化 測 定 を 用 い たCampbell法 の 較 正 方 法
↑
J寸
‑ L h j
一 1
1
一
1・li
‑
‑
一 n
ハ
H
ー 一
‑円
2.2直 流 磁 化 測 定 を 用 い た Campbell法 の 較 正 方 法
体 の 有 効 サ イ ズ が 小 さ い た め に 量 子 化 磁 束 の 可 逆 運 動 が 顕 著 な こ と が 多 く 、 そ の 場 合 に は 、 前 節 で 述 べ た よ う に 局 所 の 臨 界 電 流 密 度 は 過 大 評価される。したがって補正が必要となる。
Campbell
法 で 評 価 す る 臨 界 電 流 密 度 の 量 子 化 磁 束 の 可 逆 運 動 に よ る 過 大 評 価 の フ ァ ク タf
は( 2 . 2 )
式 の よ う に 相 対 厚 さ d/2祐 に 敏 感 に 依 存 し て い る 。 こ こ で 有 効 サ イ ズ は ク ラ ッ ク に 対 し て 平 行 に 磁 界 が 印 加されるときには、クラックの平均間隔により与えられる。したがって、
( 2 . 2 )
式 を 用 い て 局 所 の 臨 界 電 流 密 度 を 正 し く 評 価 す る た め に は d/2川
の 値 が 必 要 と な る 。 こ の 相 対 厚 さ d/2ぬ は 直 流 磁 化 の マ イ ナ ー 曲 線 を 測 定して
( 1 . 3 7 )
式 を 用 い る こ と に よ り 評 価 す る こ と が で き る 。2 . 2 . 2
測 定 試 料実 験 に 用 い た Y‑Ba‑Cu‑O試 料 は MMTG法により準備した。 X線 回 折 測 定 よ り 試 料 内 部 に は BiBa03とY2CU205相 が あ る こ と が 分 か っ た
[ 3 2 ]
。 試 料 は 表 面 か ら1" ' ‑ ' 2 m m
の 距 離 で1 . 1x 2 . 1 x 6 . 7 m m
3の大きさ で切り出された。 c軸 は 広 い 表 面 に 対 し て 垂 直 で あ る 。 こ の 試 料 に は 光 学顕微鏡による観察により、 α‑b面 に 平 行 に ク ラ ッ ク が あ る 事 が 分 か っ た 。 超 伝 導 体 の 有 効 サ イ ズdと 考 え ら れ る ク ラ ッ ク 間 隔 は い わ ゆ る ラ イ ン イ ン タ セ プ ト 法 に よ り15.8μm
と評価された。試 料 の 温 度 は Heガ ス 雰 囲 気 中 で4.2"'‑' 80 Kの 範 囲 で 一 定 に な る よ う に 設 定 さ れ た 。 直 流 磁 化 測 定 は 誘 導 法 を 用 い た 。 外 部 磁 界 を 試 料 の 長軸に平行に
5T
ま で 印 加 し 、 印 加 速 度 は お お よ そ6 7mT/s
であった。臨 界 状 態 モ デ ル に よ り 磁 化 の ヒ ス テ リ シ ス か ら 臨 界 電 流 密 度
J M
を求め た。後ほど議論するように、 JM は 局 所 と 輸 送 の 臨 界 電 流 密 度 の あ る 種 の平均である。C a m p b e l l
法 に よ る 磁 束 分 布 の 測 定 に お い て は 、 直 流 磁 界 と 重 畳 す る 交 流 の 磁 界 を 試 料 の 長 軸 に 平 行 に 印 加 し た 。 交 流 磁 界 の 周 波 数 は3 5Hz
で あ っ た 。 こ の 測 定 で は 、 交 流 磁 界 の 振 幅 Hmに 対 す る 交 流 磁 界 の 侵 入 深さ入fを求める。
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2.2直 流 磁 化 測 定 を 用 い た Campbell法 の 較 正 方 法
2 . 2 . 3
測 定 方 法 お よ び 較 正 方 法得 ら れ た 磁 束 分 布 の 例 を 図
2 . 5
に 示 す 。 磁 束 分 布 に は 二 つ の 傾 き が あ る こ と が 分 か る 。 図 2.4に 示 す よ う に 、 最 初 の 傾 き は 、 試 料 の 広 い 面 に 対 し て 平 行 に 入 っ て い る ク ラ ッ ク か ら の 磁 束 の 侵 入 に 対 応 し て い る 。 し た が っ て 、 磁 束 の 侵 入 は 主 に 平 均 バ ル ク し ゃ へ い 電 流 と 平 行 の 方 向 に 起 こ っ て い る 。 こ の 侵 入 は 均 ー で は な い が 、 巨 視 的 な ス ケ ー ル で は か な り 均 ー で あ る と 考 え ら れ る 。 な ぜ 、 な ら ば 試 料 内 に お い て ク ラ ッ ク 密 度 は お お よ そ 均 ー で あ る と 考 え ら れ る か ら で あ る 。 こ の こ と は 測 定 さ れ て い る 磁 束 分 布 の 最 初 の 傾 き が ほ ぼ 直 線 に な っ て い る と い う 事 実 か ら も 分かる。輸送臨界電流密度 Jc1 は最初の傾き(入'<入~)より求めることが できる。パElTY'
Jc1
==ーヱ ( 2 . 6 )
d入1
磁 束 の 侵 入 が バ ル ク 試 料 の 中 心 に 達 し で あ る 大 き さ を 超 え る と 、 図 2.4に 示 す よ う に 磁 束 の 侵 入 は し ゃ へ い 電 流 密 度 の 大 き い 局 所 の 領 域 に な る ので、傾きは緩やかになるい'>入~)。したがって、この傾きは局所の臨 界 電 流 密 度 に 関 係 す る 。 図
2 . 5
より分かるように、入;の値は試料の半分 の大きさ、D/2
よ り も か な り 小 さ い 。 こ こ で 、 入 ; は ク ラ ッ ク 密 度 が 高 くなると大きくなるので、 2 入~/D はクラック密度のおおよその指標と な る 。 こ の 比 が 小 さ い こ と か ら 、 こ の 試 料 に お い て ク ラ ッ ク 密 度 が 小 さ いことが分かる。簡単のため、
( 2 . 6 )
式 を 使 っ て 二 番 目 の 傾 き か ら 見 か け の 局 所 の 臨 界 電流密度 Jc2を 定 義 す る こ と に す る 。 真 の 局 所 の 臨 界 電 流 密 度 を 評 価 す る た め に は 、 こ れ に 対 し て 二 つ の 補 正 が 必 要 で あ る 。 一 つ は サ イ ズ の 補 正である。図2 . 5
の 交 流 磁 界 の 侵 入 深 さ は( 1 . 1 8 )
式 よ り 求 め て い る 。 こ こ で 交 流 磁 束 は 均 ー な 試 料 表 面 か ら の み 侵 入 す る と 仮 定 し て い る 。 す な わち W を 試 料 の 幅 と し て 侵 入 面 の 長 さ は 2Wとなる。一方、クラック の あ る 試 料 の 場 合 に は 局 所 へ の 磁 束 線 の 侵 入 は 表 面 だ け で な く ク ラ ッ ク を 通 じ て 行 わ れ る の で 、 等 価 的 に 侵 入 面 が 増 え た こ と に な る 。 そ の 増 大比はおおよそD/d
で あ り 、 そ の 補 正 が 必 要 で あ る[ 2 8 ] 0
もう一つの補39
2.2直 流 磁 化 測 定 を 用 い た Campbell法 の 較 正 方 法