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脈沖磁場專用臨界電流測量系統(tǒng)

CryoPulse-BI系統(tǒng)提供了在高磁場和大電流密度下對超導材料的臨界電流的直接測量方法。這個系統(tǒng)是與英國劍橋大學的應用超導和低溫科學組合作開發(fā)的。

通過調節(jié)時間，CryoPulse-BI系統(tǒng)能夠產生同步的磁場和電流脈沖。當樣品處于脈沖磁場之中時，用戶能對超導樣品施加一個可調節(jié)的電流。通過改變磁場強度，樣品的電流以及B-I時間就能夠對超導樣品的性能進行徹底的研究，得到其臨界電流。樣品測量的過程僅需要點擊幾次鼠標，花費的時間非常少。

樣品在制備和安裝到樣品桿上后，通過專用的密封連接裝置能快速更換樣品桿。如果想對熟悉的樣品進行高精密的測量，用戶可以選擇自動掃描過程。當系統(tǒng)進行這種自動掃描過程時，用戶可以準備安裝新樣品到樣品桿上，以確保系統(tǒng)高效運行。通過這種方式在脈沖場下測量的伏安特性曲線與比傳統(tǒng)的在直流場中測量的結果是一致的。因此，CroPulse-BI系統(tǒng)與傳統(tǒng)的直流臨界電流測量技術相比，被認為實驗效率更高、測量功能更強大，運行起來也更便宜的新技術。

　　CryoPulse系統(tǒng)中*昂貴的部分是電容放電電源系統(tǒng)。然而模塊化的設計使得它很容易進行升級和擴展。如果用戶需要將系統(tǒng)升級到更高的磁場，更大的體積以及更好磁場均勻度，無需花費很多資金，用戶僅需要擴展電源的容量，購買更高的脈沖磁體即可。(CryoPulse系統(tǒng)可以配各種高場線圈。)而且，用戶可以考慮使用平頂脈沖磁體，此時dB/dT≈0，這樣就能得到一個準穩(wěn)態(tài)的磁場。所以，CryoPulse系統(tǒng)即可以對超導樣品提供動態(tài)的測量環(huán)境，也可以對超導樣品進行靜態(tài)的性能測量。

CryoPulse-BI系統(tǒng)的特點

　　- 極高的性價比，較少的投入就能獲得很高的磁場

　　- 效率很高，較低的損耗就能獲得很高的電流密度

　　- 緊湊模塊化設計便于磁體更換和設備升級到更高的能量或更高的磁場

　　- 液氦損耗極小，運行成本很低

　　- 只要簡單改變實驗參數就能實驗樣品性能的快速掃描

　　- 僅需要點擊鼠標就能選擇0－30T的磁場或0－7kA的電流

　　- 友好的用戶界面，方便用戶操作

　　- 快速樣品更換：直接插入樣品桿即可測量

　　- 高度可重復，測量精度好

　　- 可以選擇不同的測量方式：電流垂直于磁場或電流平行于磁場

　　- 可以研究樣品的動態(tài)和靜態(tài)性能（寬平頂脈沖磁場或dB/dt掃描）

系統(tǒng)組成部分（圖1）

　　1、 標準CDM-M電容放電脈沖磁體電源系統(tǒng)，圖中的部件1。

　　2、 變溫系統(tǒng)（4K或77K），如圖中的部件2。

　　3、 液氮冷卻脈沖磁體，在圖中的部件2內。

　　4、通常從頂部安裝的樣品桿，如圖中的部件3。

　　5、 數據采集及信號處理系統(tǒng)，如圖中的部件4。

　　6、標準的CDM-C電容房地電源系統(tǒng)（2kJ），用于對樣品提供脈沖電流，如圖中的部件5。

圖1、CryoPulse-BI系統(tǒng)的構成

部分測量結果（見圖2和圖3）

　　CryoPulse-BI系統(tǒng)能夠用于測量低溫超導體（NbTi和Nb₃Sn）和高溫超導材料（BSCCO帶材）的性質。

圖2、當測量如圖所示的伏安特性曲線時，曲線的斜率跟實驗中的峰值電流相關，這是由于NbTi和銅基體之間的分流增強了。

圖3、下圖中顯示了用兩種方法測量的臨界電流，**測量到了11T。在磁場垂直于電流時，CryoPulse-BI系統(tǒng)測量的結果與傳統(tǒng)的DC測量結果是一致的。