Sambungan Superkonduktor Niobium-titanium

Hubungan antara teknologi kuantum dan superkonduktivitas
Komputasi kuantum dan komunikasi sangat bergantung pada item superkonduktor seperti tabung kapiler titanium niobium.

Tabung kapiler Niobium Titanium

Bahan tabung kapiler Nb-Ti: Ti-45Nb, Nb53 persen Ti47 persen , Nb-50 persen Ti
Spesifikasi tabung kapiler Niobium-Titanium:
OD1mm X Ketebalan Dinding 0.14mm X 1000mm
OD1.4mm X Ketebalan Dinding 0.14mm X 1000mm
OD2.2mm X Ketebalan Dinding 0.18mm X 1500mm

 

Sambungan superkonduktor Niobium Titanium

Karena resistansi nol bahan superkonduktor, sambungan superkonduktor Niobium-titanium (Nb-Ti) umumnya digunakan sebagai kabel superkonduktor di industri tenaga.

 

Untuk menyediakan medan magnet yang sangat stabil, operasi mode persisten dalam sistem magnet superkonduktor membutuhkan sambungan superkonduktor. Di sini, kami memberikan laporan terperinci tentang evaluasi sambungan superkonduktor niobium-titanium yang telah dibangun secara rasional. Dua jenis solder timbal-bismut (Pb-Bi), termasuk Pb42Bi58 sebagai komposisi baru, digunakan dalam teknik penggantian matriks solder untuk membuat persimpangan superkonduktor untuk aplikasi praktis. Pada 4,2 K, semua sambungan mencapai arus kritis lebih besar dari 200 A. Dalam uji kumparan loop tertutup, teknik penyambungan superkonduktor kami yang ditingkatkan menghasilkan resistansi rangkaian total 3.25 1014 pada 4,2 K dalam medan mandiri. Last but not least, operasi mode persisten dalam koil solenoida Nb-Ti dengan sakelar arus persisten diperlihatkan. Penelitian ini akan membuka pintu untuk pembuatan sambungan superkonduktor Nb-Ti performa tinggi untuk penggunaan di dunia nyata.

 

Tidak mungkin membuat medan magnet yang kuat di ruang kecil menggunakan magnet berbasis tembaga (Cu) biasa, tetapi magnet superkonduktor bisa. Magnet superkonduktor sering dibuat dari niobium-titanium (Nb-Ti), yang memiliki suhu kritis (Tc) 9,2 K dan digunakan dalam berbagai aplikasi dunia nyata. Kemampuan untuk membuat "sambungan superkonduktor" yang dapat dipercaya adalah salah satu karakteristik khas Nb-Ti yang menjadikannya cocok untuk sebagian besar aplikasi komersial. Magnet Nb-Ti dapat berfungsi dalam mode persisten dan mencapai medan magnet ultra-stabil (laju pergeseran medan magnet jangka panjang pada urutan 0.1 ppm/jam) berkat sambungan superkonduktor1.

Kedua ujung magnet superkonduktor Nb-Ti harus dihubungkan ke sakelar arus persisten (PCS) yang menggunakan sambungan superkonduktor Niobium-titanium untuk mengaktifkan operasi mode persisten. Pembuatan koneksi superkonduktor konduktor Nb-Ti telah dilaporkan menggunakan berbagai teknik, termasuk penggantian matriks solder2,3,4,5,6, pengelasan ultrasonik7, pengelasan difusi8, pengepresan dingin9,10, dan tempat pengelasan10,11. Dari sudut pandang keandalan, teknik penggantian matriks solder menggunakan solder timbal-bismut (Pb-Bi), yang superkonduktor pada 4,2 K, sering digunakan dalam pengaturan industri untuk membuat sambungan Nb-Ti11.Thornton melaporkan kinerja tinggi pertama Nb- Sambungan Ti dibuat menggunakan teknik penggantian matriks solder pada tahun 19862. Pada self-field pada 4,2 K, loop tertutup dengan sambungan tunggal yang dibangun di luar mampu mencapai kerapatan arus kritis (Jc) hingga 143 kA/cm2 . Resistivitas berbagai persimpangan Nb-Ti dibuat oleh Swenson et al. menggunakan pendekatan Thornton dievaluasi menggunakan teknik empat probe konvensional3. Mereka mampu mencapai resistansi gabungan 1 1011 dalam 1 T pada 4,2 K. Hasil pada banyak sambungan Nb-Ti untuk magnet resonansi magnetik nuklir 400 MHz juga dilaporkan oleh Cheng et al. Dalam percobaan loop tertutup, salah satu sambungan mereka mencapai arus kritis (Ic) 89,5 A dan resistansi sambungan 1.8 1013 dalam 1 T pada 4,2 K. Untuk magnet pencitraan resonansi magnetik (MRI) hewan 7 T, Liu et al. juga membuat dan memeriksa sambungan Nb-Ti5. Sambungannya, yang terbuat dari kawat 1.5 1 mm2 Nb-Ti/Cu, memiliki Ic 1.160 A dan 1.5 1014 dalam 0,6 T pada 4,2 K. Baru-baru ini, pada tahun 2015, Motomune et al.6 menyelidiki jalur saat ini di persimpangan Nb-Ti yang dibuat dengan mengganti matriks solder. Terlepas dari kenyataan bahwa sambungan superkonduktor Nb-Ti sering dibuat di sektor MRI dan merupakan bagian penting dari magnet MRI, belum ada banyak penelitian tentang teknik penyambungan superkonduktor untuk konduktor Nb-Ti multifilamen.

Sebagai tanggapan, dua jenis solder Pb-Bi dinilai dalam pekerjaan ini dalam hal Jc dan Tc mereka sebagai kemungkinan yang layak untuk sambungan superkonduktor Nb-Ti. SEM kemudian digunakan untuk menentukan waktu etsa yang ideal untuk matriks Cu dengan timah (Sn) dan Sn dengan Pb-Bi (SEM). Hasil ini mengarah pada pembuatan sambungan superkonduktor di atmosfer yang sebagian besar inert untuk mencegah oksidasi dan karakterisasinya pada 4,2 K di berbagai medan magnet. Koil loop tertutup Nb-Ti satu putaran dibuat dan diuji menggunakan metode pengukuran peluruhan medan untuk menentukan resistansi persimpangan secara akurat. Dengan menunjukkan operasi mode persisten dalam prototipe magnet Nb-Ti, fungsi mode persisten dalam sambungan superkonduktor Niobium-titanium yang baru dibangun untuk magnet mode persisten dikonfirmasi.

Kesimpulan
Kami telah menjelaskan metode penggantian matriks solder untuk memasang konduktor Nb-Ti multifilamen secara superkonduktor, bersama dengan hasil pengujian untuk sambungan superkonduktor. Langkah pertama adalah mengonfirmasi komposisi dua solder Pb-Bi, Pb44.5Bi55.5 dan Pb42Bi58, yang mungkin berdampak pada kemampuan superkonduktornya. Kedua solder tersebut mengalami defisit Pb hingga 1,6 persen. Jc magnetik Pb44.5Bi55.5 dan Pb42Bi58 ditemukan 2.9 103 Acm2 dan 1.19 103 Acm2, masing-masing, dalam 1 T pada 4,2 K, tetapi Tc (onset) 8,5 K diukur untuk kedua solder. Performa terbaik yang pernah dilaporkan adalah Jc dari Pb44.5Bi55.5. Ic salah satu sambungan terbaik yang dibuat dengan Pb44.5Bi55.5 adalah 136 A dalam 1,65 T pada 4,2 K. Hasil pengukuran magnetik konsisten dengan kinerja di bawah standar sambungan yang dibuat dengan Pb42Bi58 dibandingkan dengan Pb44.5Bi55. 5. Juga, kami mencatat bahwa pencapaian kinerja sambungan yang tinggi tidak didukung oleh pengikatan kawat Cu yang longgar di sambungan. Sambungan dibangun dengan kumparan loop tertutup Nb-Ti putaran tunggal sehingga pengukuran peluruhan medan dapat digunakan untuk menghitung resistansi sambungan dengan tepat. Resistansi sirkuit total yang diukur, yang sesuai dengan spesifikasi teknis untuk operasi mode persisten, adalah 3.25 1014 medan mandiri pada 4,2 K. Terakhir, koil solenoida Nb-Ti dengan dua sambungan dan PCS digunakan untuk menampilkan operasi mode persisten. Pengembangan sambungan superkonduktor Nb-Ti berkinerja tinggi akan dimungkinkan oleh penyelidikan metodis dan temuan pada prosedur Sambungan Superkonduktor Niobium-titanium yang dilaporkan dalam makalah ini.

 

 

 

 

Tag populer: Sambungan Superkonduktor Niobium-titanium, pemasok, produsen, pabrik, disesuaikan, beli, harga, kutipan, kualitas, untuk dijual, dalam stok