Resposta magnética de supercondutores estruturados: dependência com a granulometria

• Main Author: Trípodi, Alonso Campoi
• Other Authors: Ortiz, Wilson Aires
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de São Carlos 2016
• Subjects: Supercondutividade; Nióbio; Granular materials; Corrente crítica; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
• Online Access: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/5020

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2809.pdf: 1662385 bytes, checksum: 6fb1703bc2085627924b6689877b0ad9 (MD5) Previous issue date: 2010-02-26 === Universidade Federal de Sao Carlos === The maximum critical current that a granular superconductor is able to transport is, in general, limited by the critical current of the weak-links (WLs), which connect neighbor grains. For samples whose intergranular critical current distributions are sufficiently narrow, the temperature dependence of the AC-susceptibility, ( ) '( ) ''( ) ACχ T=χT+iχ T, exhibits a characteristic structure, with two plateaus peaks in χ´ and two peaks in χ´´. The occurrence of an intergranular peak evidences a good control of the WL distribution concerning current transport capability, which, in general, depends on parameters that can be controlled during production of the granular samples. In order to study magnetic flux trapping in superconducting samples, one has to understand the weak-link behavior. The screening and trapping capabilities of a superconducting sample are reflected by the hysteresis loops which, properly treated, reveal the sample maximum capability to transport currents. In this work we have used niobium powder to study the magnetic response of the intergranular regions of compressed pellets; we have managed to understand the role of each of three parameters employed while preparing the pellets: pressure, grain size and its dispersion. We have studied the magnetic response (magnetization and AC susceptibility) dependence on such , controllable parameters. Dissertação de Mestrado Alonso Campoi Trípodi We noticed that samples prepared with higher pressures have larger capability to trap magnetic flux in the intergranular region and stronger WLs. On the other hand, samples with larger particles have WLs with higher critical temperatures, that is, pellets fabricated from larger particles exhibit more robust superconductivity. We have observed the Paramagnetic Meissner Effect, in the form of reentrant curves of Magnetization as a function of Temperature. Comparing pellets with different grain sizes, flux trapping was most efficient for samples with large particles and lower size dispersion. We verified also the metastable character of states prepared in such a way that flux was retained, comparing magnetization measurements before and after application of an AC field, which causes partial release of magnetic flux from intergranular regions, an effect similar to the so-called Vortex Shaking. We also conducted experiments as a function of the applied magnetic field the hysteresis loops aiming at obtaining the magnetic field dependence of the critical current, employing a critical state model for this task. We verified that, for lower temperatures, the critical current density is higher for pellets with larger particles and narrow size dispersion. In summing up, our results clearly indicate that, for a certain granulometry, larger compacting pressures lead to more diamagnetic responses, as well as to WLs with narrower superconducting transitions which turn off at larger temperatures. On the other hand, for a certain compacting pressure in pellets with narrow size dispersions, larger particles lead to stronger WLs. === A máxima corrente crítica que pode ser transportada através de um supercondutor granular é, em geral, limitada pela corrente crítica dos elos fracos (EFRs) que acoplam grãos vizinhos. Para amostras cuja distribuição de correntes críticas intergranulares é suficientemente estreita, a dependência da suscetibilidade-AC com a temperatura, ( ) '( ) ''( ) ACχ T=χT+iχ T, exibe uma estrutura característica, com dois patamares em χ ' e dois picos em χ '' . A ocorrência de um pico intergranular estreito evidencia um bom controle da distribuição dos EFRs no que se refere à sua capacidade de transporte, o quê, em geral, depende de parâmetros que podem ser controlados durante a produção de amostras granulares. Para estudar a retenção de fluxo magnético em amostras supercondutoras é preciso entender o comportamento dos elos fracos. A capacidade de blindagem e aprisionamento de uma amostra supercondutora reflete-se diretamente em seu ciclo de histerese que, devidamente tratado, revela a máxima capacidade de transporte de corrente da amostra. Neste trabalho de mestrado, utilizamos pó de nióbio para estudar a resposta magnética das regiões intergranulares de pastilhas formadas a partir da compactação do pó, tratando de compreender o papel de três parâmetros empregados na preparação da pastilha: a pressão de compactação do pó, o tamanho dos grãos e a sua dispersão. Estudamos a dependência da resposta magnética (magnetização e suscetibilidade AC) com tais parâmetros controláveis. Dissertação de Mestrado Alonso Campoi Trípodi Constatamos que amostras preparadas com maiores pressões têm maior capacidade de aprisionamento de fluxo magnético na região intergranular e EFRs mais fortes. Por outro lado, amostras com partículas maiores têm EFRs com temperaturas críticas mais altas, ou seja, pastilhas fabricadas com partículas maiores exibem uma supercondutividade mais robusta. Observamos o Efeito Meissner Paramagnético, na forma de reentrâncias em curvas de Magnetização em função da Temperatura. Comparando pastilhas com diferentes tamanhos de grãos, o ancoramento dos fluxo foi mais eficaz em amostras com partículas grandes e pequena dispersão de tamanho. Verificamos também o caráter metaestável de estados preparados de modo que houvesse fluxo aprisionado, comparando medidas de magnetização antes e depois da aplicação de um campo AC, que causa desprendimento parcial do fluxo magnético aprisionado em regiões intergranulares, efeito similar ao chamado Vortex Shaking. Realizamos também experimentos em função do campo magnético aplicado - os chamados laços de histerese - com vistas à obtenção da dependência da corrente crítica com o campo magnético aplicado, empregando para isso um modelo de estado crítico. Verificamos que para temperaturas mais baixas a densidade de corrente crítica é maior para pastilhas com partículas maiores e pequena dispersão de tamanho. Em resumo, nossos resultados indicam claramente que, para uma mesma granulometria, maiores pressões de compactação propiciam respostas mais diamagnéticas, bem como EFRs com transições mais estreitas e que desligam em temperaturas mais altas. Por outro lado, para uma mesma pressão de compactação em pastilhas com pequena dispersão de tamanho, partículas maiores levam à criação de EFRs mais fortes.