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J M 。
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ち口
J c
110
8ト ーロ ち ‑O
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ロ占
口
̲J.
40 T ( K )
...J̲
1 o b 20
図 2.7:Jc1
，
JM，
Jave，
J1の温度依存性.42
2.2直 流 磁 化 測 定 を 用 い た Campbell法 の 較 正 方 法
べ て 二 桁 近 く 大 き く 、 試 料 内 か ら 弱 結 合 や ク ラ ッ ク な ど の 欠 陥 が 有 効 的に除去することができれば、 Jc1はJ1程 度 ま で 増 加 す る こ と が 期 待 さ れる。
こ こ で 得 ら れ た み を 磁 束 ビ ン ニ ン グ 理 論 か ら 予 測 さ れ る 値 と 比 較 し て み る 。 高 温 度 に お い て は 211相 の 常 伝 導 粒 が 主 な ビ ン ニ ン グ ・ セ ン タ ー と し て 働 く こ と が 考 え ら れ る 。 大 き な 常 伝 導 粒 に よ る 局 所 の 臨 界 電流密度は α‑b面内で低磁界の時、
J r
==πB?と
1 1 η ( 2・9) 4μoBαfdpで 表 さ れ る
[ 3 6 ] 0
ここで Bcは 熱 力 学 的 臨 界 磁 界 、 ご11は かb面 内 で の コ ヒーレンス長さ、 ηとdpは211粒 の 体 積 率 と 平 均 サ イ ズ で あ る 。 こ こ でT
== 70 K、B==4T(αf== 24.4 nm)に お け る み を 求 め て み る 。 こ の 温 度 で の 超 伝 導 パ ラ メ ー タ は Bc== 0.59T
、ご1=1= 1.3 nmの よ う に 与 え ら れ 、 こ れ ら の 値 と 典 型 的 な 値 で あ る η==0.2、dp== 2.0μmを(2.9)式 に 代入することにより、 J1== 2.9 X 108 A/m2を 得 る 。 こ の 値 は 今 回 得 ら れ て い る 結 果 の J1== 4.2 X 108 A/m2に だ い た い 同 じ で あ り 、 実 験 値 か ら 本 方 法 に よ る み の 評 価 が よ い 近 似 で あ る こ と が 分 か る 。 ま た 実 際 に こ の 程 度 の 臨 界 電 流 密 度 が 報 告 さ れ た 例 も あ る 。ク ラ ッ ク の 平 均 間 隔 dは 今 回 の 評 価 方 法 に お い て 必 要 で あ る 。 こ こ では Campbell法 と 直 流 磁 化 測 定 の 結 果 と 祐 の 理 論 的 な 予 測 か ら 、 dの 値 を 近 似 的 に 求 め る 方 法 に つ い て 示 す 。 交 流 磁 界 の 侵 入 深 さ 入
b
はJ1に関 係 し て お り 、 こ の 場 合 に は (1.28)式 中 の み を J1と変えて、
川 = ( 旦 y / 2
μ
oJ
1(2.10) の よ う に 表 さ れ る 。 測 定 さ れ て い る Sより
d / 2
泌がわかり、 (2.2)式より
f
が 求 ま る 。 こ の 結 果 に (2.7)式 を 用 い れ ばJ1dを 求 め る こ と が で き るO し た が っ て 、 求 め ら れ て い るd / 2
入ふみdと(2.10)式より、 J1， d ，
入b
の値は求めることができる。たとえば、
T
== 20 K， B
== 4 Tに お い てd / 2 ぬ = =
4.3，
J1d == 2.4 x 105を得る。したがって、 d== 22μmと評価さ れ る 。 こ れ は 光 学 顕 微 鏡 か ら の 評 価 と 同 じ 程 度 で あ る 。 し た が っ て 、 こ43
2.3まとめ
の 方 法 は 有 効 で あ る と い え る 。 し か し な が ら 、 厳 密 に は 得 ら れ て い る dは 温 度 の 上 昇 と と も に 大 き く な っ て お り 、 こ れ は dは 温 度 に 対 し て 一 定 で あ る と い う 予 想 と 異 な る 。 最 近 、 溶 融 法 の Y‑Ba‑Cu‑Oに お い て
d i
が 温 度 の 増 加 と と も に 減 少 す る こ と が 報 告 さ れ た
[ 3 7 ]
。 高 温 で は 熱 励 起 の た め に 磁 束 線 の ホ ッ ビ ン グ が 顕 著 と な り 、 そ の 結 果 ピ ン ニ ン グ ・ ポ テ ンシャルから容易に磁束線がはずれるようになる。これはピンニング・ポ テ ン シ ャ ル の 有 効 半 径 、 つ ま り ふ が 減 少 す る と い う こ と で あ る 。 も し 温 度 の 上 昇 と と も に ぬ が 減 少 す る こ と を 考 慮 に い れ る の で あ れ ば 、 dの 値 が 温 度 と と も に 増 加 す る 傾 向 は 弱 ま り 、 温 度 に 対 し て 一 定 で あ る
という予想に近くなる。 dの よ り 詳 細 な 評 価 に は 磁 束 ク リ ー プ の 影 響 を 考慮した diのより一層の研究が必要である。
この試料には磁束分布に二つの傾きがあったために Jc1とJlの二つの 臨 界 電 流 密 度 を 分 離 す る こ と が で き た 。 こ の よ う な 磁 束 分 布 は Jc1D
<
fJ1dを 満 足 す る 条 件 下 で の み 観 測 さ れ る 。 し た が っ て Jc1Dが fJ1dより も 大 き い よ う な 高 輸 送 臨 界 電 流 密 度 を 持 つ よ う な 試 料 に お い て は 二 つ の 傾 き の あ る 磁 束 分 布 が 観 測 さ れ な い 。 し た が っ て 、 一 つ の 傾 き し か 持 た な い よ う な 磁 束 分 布 の 場 合 に お い て も 二 つ の 臨 界 電 流 密 度 を 分 離 す るような新しい理論の構築が望まれる。
2 . 3 まとめ
本 章 で は 、 量 子 化 磁 束 の 可 逆 運 動 が 顕 著 な 際 に Campbell法 に よ る 測 定 が ど の よ う な 影 響 を 受 け る か Campbellモ デ ル を 用 い て 理 論 的 に 調 べ た 。 そ し て 溶 融 法 で 作 成 さ れ た Y系 超 伝 導 体 の 局 所 と 輸 送 臨 界 電 流 密 度を Campbell法 と 直 流 磁 化 の 測 定 を 用 い て 評 価 し た 。 そ の 結 果 以 下 の
ようなことが分かった。
1.臨界状態モデルを仮定している Campbell法では
d / 2 ぬ<
5.5のときに 臨 界 電 流 密 度 は 顕 著 に 過 大 評 価 さ れ る 。 し た が っ て 過 大 評 価 の 補 正をする必要がある。
44
2.3まとめ
2.量 子 化 磁 束 の 可 逆 運 動 が 顕 著 な 際 で も 基 本 波 交 流 帯 磁 率 を 用 い た 近 似 式 は 比 較 的 正 確 な 臨 界 電 流 密 度 の 値 を 与 え た 。
3 .
高 温 度 に お け る 量 子 化 磁 束 の 可 逆 運 動 に よ るC a m p b e l l
法 の 臨 界 電 流 密 度 の 過 大 評 価 は 、 直 流 磁 化 の マ イ ナ ー 曲 線 の 傾 き か ら 補 正 す ることが出来る。
4.クラックを有する Y系超伝導試料について入'‑Hm特 性 と 直 流 磁 化 の マ イ ナ ー 曲 線 の 傾 き か ら 高 温 度 で の 局 所 の 臨 界 電 流 密 度 Jlを評価し た 。 得 ら れ た 値 は
2 1 1
相 を 仮 定 し た 理 論 値 と ほ ぼ 等 し く 、 局 所 的 に は高い臨界電流密度を持つことが分かった。5 .
ク ラ ッ ク の 平 均 間 隔d
をC a m p b e l l
法 と 直 流 磁 化 測 定 の 結 果 か ら 評 価 す る 方 法 を 示 し た 。 得 ら れ た 間 隔 は 光 学 顕 微 鏡 で 観 測 さ れ た 間 隔 に近かったが、 dは 温 度 の 上 昇 と と も に 大 き く な っ て お り 、 こ れ は 温 度 に 対 し て 一 定 で あ る と い う 予 想 と 異 な る 。 そ の 原 因 は 相 互 作 用 距 離 diの 温 度 依 存 性 に あ る と 考 え ら れ る が 、 さ ら に 検 討 が 必 要 で ある。
45