Физика / 2. Физика твердого тела

Vasyliev A. V., Melnichuk I. A.

Donetsk National University, Ukraine

Influence of initial orientation of external field on the angular dependence of a diamagnetic response of a HTSC ellipsoid

An influence of orientation of external magnetic field on a diamagnetic response of a HTSC ellipsoid has been studied. It has been shown that there exists a field range in which the response variation depends on an initial field orientation for long ellipsoids.

Метод анализа угловых зависимостей диамагнитного отклика (ДО) модифицированной поверхности с участком свидетеля анизотропной формы [1] является удобным инструментом для бесконтактного исследования магнитных свойств ВТСП с измененной поверхностью. Дальнейшее развитие метода предполагает повышение его чувствительности за счет выбора оптимальных условий эксперимента. В частности, актуален вопрос о влиянии начальной ориентации внешнего постоянного поля Н на результаты измерений, т. к. отклик ВТСП сильно зависит от магнитной предыстории. В настоящей работе данная задача решается на массивных ВТСП эллипсоидовидной формы, которые моделируют участки свидетеля на модифицированной поверхности.

В качестве образцов использовались керамические эллипсоиды состава YBa₂Cu₃O_7-x с полуосями а = (3,95 ¸ 3,25) мм и b = c = 1 мм. В плоскости ab прикладывалось поле Н и располагался (непосредственно вблизи образца) плоский индуктивный датчик, входящий в контур измерительного генератора, частота f которого измерялась в эксперименте. После перевода образца в сверхпроводящее состояние плавно включалось поле Н нужной амплитуды и при его последующем вращении записывалась угловая зависимость ДО f(φ), где φ – угол между Н и длинной полуосью а.

На рис. 1 представлены совмещенные угловые зависимости ДО f_a(φ) и f_b(φ), полученные соответственно для начальной ориентации Н || а и Н || b при а/b = 3,25 и Н = 70 Э. Видно, что, несмотря на значительную величину Н, f_a(φ) и f_b(φ) практически совпадают. Для оценки влияния величин Н и a/b на f(φ) выбран размах между ее максимальным и минимальным значениями Δf = f(270 ) – f(180 ). На рис. 2
(а) и (b) показаны кривые Δf_a(Н) и Δf_b(Н) соответственно для а/b = 3,25 и а/b = 3,95. Максимум на Δf(Н) при Н = Н^* определяется проникновением магнитного потока в образец. Величина Н^* связана с первым критическим полем ВТСП, а сдвиг положения Н^* с ростом а/b можно пояснить изменениями соответствующих коэффициентов размагничивания. При Н < Н^* Δf_a(Н) и Δf_b(Н) совпадают независимо от а/b, что, по-видимому, связано с обратимым по Н характером изменения восприимчивости материала в мейснеровском состоянии. Однако при Н > Н^* наблюдается отклонение Δf_b(Н) от Δf_a(Н) особенно для больших а/b. Это можно объяснить увеличением при росте а/b коэффициента размагничивания для направления вдоль короткой полуоси b. При этом растет эффективное поле, в котором находится образец и соответственно при начальной ориентации Н || b проникновение и закрепление магнитного потока в образце происходит уже в начале процесса перемагничивания, что и приводит к падению Δf_b. В качестве параметра оценки расхождения Δf_b(Н) и Δf_a(Н) может быть выбрана усредненная по Н > Н^* разность <Δf_a – Δf_b>, зависимость которой от а/b, аппроксимированная прямой линией, представлена на рис. 3.

Таким образом, на модельных образцах было показано, что в методе анализа угловых зависимостей ДО модифицированной поверхности ВТСП с участком свидетеля анизотропной формы [1] для Н < Н^* чувствительность не зависит от начальной ориентации Н, тогда как для Н < Н^* она выше при начальной ориентации Н вдоль длинной полуоси участка свидетеля.

Литература:

1. Мельничук І. О., Васильєв О. В, Міхайлов В. І. // Патент України 74239. – Заяв. 06.08.03, № 2003087429,. – Опубл. 15.11.05, бюл. № 11.