Juntes superconductores niobi-titani

La connexió entre la tecnologia quàntica i la superconductivitat
La informàtica quàntica i la comunicació depenen en gran mesura d'elements superconductors com els tubs capil·lars de niobi titani.

Tub capil·lar de titani niobi

Material del tub capil·lar Nb-Ti: Ti-45Nb, Nb53% Ti47%, Nb-50% Ti
Especificació del tub capil·lar de niobi-titani:
OD1mm X Gruix de paret 0.14mm X 1000mm
OD1.4mm X Gruix de paret 0.14mm X 1000mm
OD2.2mm X Gruix de paret 0.18mm X 1500mm

 

Niobi Titani juntes superconductores

A causa de la resistència zero dels materials superconductors, les juntes superconductores de niobi-titani (Nb-Ti) s'utilitzen habitualment com a cables superconductors a la indústria elèctrica.

 

Per tal de proporcionar un camp magnètic ultra estable, el funcionament en mode persistent en un sistema d'imants superconductors requereix articulacions superconductores. Aquí, oferim un informe detallat sobre l'avaluació de les juntes superconductores de niobi-titani que s'han construït de manera racional. Es van utilitzar dos tipus de soldadura de plom-bismut (Pb-Bi), inclòs Pb42Bi58 com a nova composició, en una tècnica de substitució de matrius de soldadura per crear unions superconductores per a aplicacions pràctiques. A 4,2 K, totes les articulacions van assolir un corrent crític superior a 200 A. En una prova de bobina de llaç tancat, la nostra tècnica d'unió superconductora millorada va produir una resistència total del circuit de 3.25 1014 a 4,2 K en camp propi. Finalment, però no menys important, es va mostrar el funcionament en mode persistent en una bobina de solenoide Nb-Ti amb un interruptor de corrent persistent. Aquesta investigació obrirà la porta a la creació d'unions superconductores Nb-Ti d'alt rendiment per a ús real.

 

No és possible crear un camp magnètic potent en un espai reduït utilitzant imants normals basats en coure (Cu), però sí els imants superconductors. Els imants superconductors solen estar fets de niobi-titani (Nb-Ti), que té una temperatura crítica (Tc) de 9,2 K i s'utilitza en una varietat d'aplicacions del món real. La capacitat de crear "juntures superconductores" fiables és una de les característiques distintives de Nb-Ti que el fa adequat per a la majoria d'aplicacions comercials. L'imant Nb-Ti pot funcionar en el mode persistent i aconseguir un camp magnètic ultraestable (taxa de deriva a llarg termini del camp magnètic de l'ordre de 0.1 ppm/h) gràcies a les articulacions superconductores1.

Els dos extrems d'un imant superconductor Nb-Ti s'han de connectar a un interruptor de corrent persistent (PCS) que utilitza juntes superconductores de niobi i titani per tal de permetre un funcionament en mode persistent. La fabricació de connexions superconductores de conductors Nb-Ti s'ha informat mitjançant diverses tècniques, com ara la substitució de matrius de soldadura2,3,4,5,6, soldadura per ultrasons7, soldadura per difusió8, premsat en fred9,10 i soldadura per punts10,11. Des del punt de vista de la fiabilitat, la tècnica de substitució de la matriu de soldadura que utilitza soldadura de plom-bismut (Pb-Bi), que és superconductora a 4,2 K, s'utilitza amb freqüència en entorns industrials per crear juntes Nb-Ti11. Thornton va informar del primer Nb- d'alt rendiment. Connexions de Ti fetes mitjançant la tècnica de substitució de matriu de soldadura l'any 19862. En camp propi a 4,2 K, un bucle tancat amb una única junta que es va construir a l'exterior va poder assolir una densitat de corrent crítica (Jc) de fins a 143 kA/cm2. . La resistivitat de diverses unions Nb-Ti creades per Swenson et al. utilitzant l'enfocament de Thornton es va avaluar mitjançant la tècnica convencional de quatre sondes3. Van ser capaços d'aconseguir resistències conjuntes de 1 1011 en 1 T a 4,2 K. Els resultats en nombroses articulacions Nb-Ti per a un imant de ressonància magnètica nuclear de 400 MHz també van ser reportats per Cheng et al. En un experiment de bucle tancat, una de les seves articulacions va assolir un corrent crític (Ic) de 89,5 A i una resistència conjunta d'1.8 1013 en 1 T a 4,2 K. Per a un imant de ressonància magnètica (MRI) animal de 7 T, Liu et al. també van crear i examinar juntes Nb-Ti5. Les seves unions, que estaven fetes de filferro Nb-Ti/Cu de 1,5 1 mm2, tenien un Ic de 1.160 A i 1,5 1014 en 0,6 T a 4,2 K. Més recentment, l'any 2015, Motomune et al.6 van investigar les vies actuals en les unions Nb-Ti creades mitjançant la substitució de la matriu de soldadura. Malgrat que les articulacions superconductores Nb-Ti es fan freqüentment en el sector de la ressonància magnètica i són una part essencial dels imants de la ressonància magnètica, no hi ha hagut molta investigació sobre les tècniques d'unió superconductora per a conductors multifilamentaris de Nb-Ti.

En resposta, en aquest treball es van avaluar dues varietats de soldadura Pb-Bi en termes de Jc i Tc com a possibilitats viables per a les unions superconductores Nb-Ti. A continuació, es va utilitzar SEM per determinar el temps de gravat ideal per a la matriu de Cu amb estany (Sn) i Sn amb Pb-Bi (SEM). Aquests resultats van conduir a la fabricació d'unions superconductores en una atmosfera majoritàriament inert per evitar l'oxidació i la seva caracterització a 4,2 K en diversos camps magnètics. Es va fabricar i provar una bobina de llaç tancat Nb-Ti d'una sola volta mitjançant el mètode de mesura de la decadència de camp per determinar amb precisió la resistència de la unió. En mostrar el funcionament en mode persistent en un prototip d'imant Nb-Ti, es va confirmar el funcionament en mode persistent a les juntes superconductores de niobi i titani de nova construcció per a un imant de mode persistent.

Conclusions
Hem descrit un mètode de substitució de la matriu de soldadura per connectar de manera superconductora un conductor multifilament Nb-Ti, juntament amb els resultats de les proves per a les unions superconductores. El primer pas va ser confirmar les composicions de dues soldadures Pb-Bi, Pb44.5Bi55.5 i Pb42Bi58, que poden tenir un impacte en les seves capacitats superconductores. Ambdues soldadures tenien un dèficit de Pb de fins a l'1,6 per cent. Es va trobar que el Jc magnètic de Pb44.5Bi55.5 i Pb42Bi58 era 2.9 103 Acm2 i 1.19 103 Acm2, respectivament, en 1 T a 4,2 K, però el Tc (inici) de 8,5 El K es va mesurar per a ambdues soldadures. El millor rendiment mai reportat va ser el Jc de Pb44.5Bi55.5. L'Ic d'una de les millors juntes fetes amb Pb44.5Bi55.5 va ser de 136 A en 1,65 T a 4,2 K. Els resultats de la mesura magnètica van ser coherents amb el rendiment inferior de les juntes creades amb Pb42Bi58 en comparació amb Pb44.5Bi55. 5. A més, vam observar que l'aconseguiment d'un alt rendiment de la junta no es va veure afavorit per la unió de filferro de Cu solt a l'articulació. L'articulació es va construir amb una bobina de bucle tancat Nb-Ti d'una sola volta, de manera que la mesura de la decadència del camp es pogués utilitzar per calcular exactament la resistència de l'articulació. La resistència total del circuit mesurada, que compleix les especificacions tècniques per al funcionament en mode persistent, va ser de 3.25 1014 en camp propi a 4,2 K. Finalment, es va utilitzar una bobina de solenoide Nb-Ti amb dues articulacions i un PCS. per mostrar el funcionament en mode persistent. El desenvolupament d'unions superconductores Nb-Ti d'alt rendiment serà possible gràcies a la investigació metòdica i les troballes sobre el procediment d'articulacions superconductores de niobi-titani que s'informa en aquest article.

 

 

 

 

Etiquetes populars: Juntes superconductores de niobi-titani, proveïdors, fabricants, fàbrica, personalitzats, compra, preu, cotització, qualitat, a la venda, en estoc