Flux dynamics and time effects in polycrystalline superconducting MgB2
Polikristal MgB2 üstüniletkeninde akı dinamiği ve zaman etkileri
- Tez No: 275922
- Danışmanlar: PROF. DR. ATÍLLA KILIÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Akı tutma, Magnezyum borür, Süper iletkenler, Flux pinning, Magnesium boride, Superconductors
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Abant İzzet Baysal Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, polikristal MgB2 üstüniletken örnek içinde zamana bağlı akı hareketlerini akım-gerilim (I ? V eğrileri), taşıma durulma (V ? t eğrileri) ve manyetovoltaj (V ? H eğrileri) ölçümleri ile ayrıntılı olarak inceledik. Taşıma ölçümleri sıcaklık (T), taşıma akımı (I), dış manyetik alan (H) ve manyetik alanın akıma göre yöneliminin (?) fonksiyonu olarak yapıldı. V ? t eğrilerinin yanı sıra, I ? V ve V ? H eğrilerinde de zaman etkileri, sırasıyla, taşıma akımının tarama hızı (dI/dt) ve dış manyetik alanın tarama hızı (dH/dt) yardımı ile araştırıldı. MgB2 örneğinin yöne bağlı (anizotropik) davranışı ise manyetovoltaj (V ? ?) eğrilerinin açıya bağlı ölçümleri ile incelendi. Polikristal MgB2 örnekteki akı dinamiğini daha iyi anlayabilmek için elde edilen deneysel sonuçlar polikristal Y1Ba2Cu3O7-? (YBCO) ve Bi1,7Pb0,3Sr2Ca2Cu3Ox (BSCCO) üstüniletken örnekler üzerinde yapılan daha önceki benzer çalışmalar ile karşılaştırıldı.Taşıma akımı yönünün tersine çevrilmesine bağlı olarak, hem yavaş hem de yüksek akım tarama hızları (dI/dt) için I ? V eğrilerinin hemen hemen tersinir davranış sergilediği gözlendi. I ? V eğrilerinde, verilen bir akım değeri için ölçülen voltaj harcanımı zaman içinde nerdeyse sabit ve I ? V eğrisinin gelişimi dI/dt'den hemen hemen bağımsızdır. Standart ve ters yöntemlerle ölçülen I ? V eğrileri, bu yöntemler arasında fark olmadığını ortaya koymaktadır. Bu sonuçlar polikristal MgB2 örnekte, taneler arası zayıf eklemler (standart yöntem) ile yüzey zayıf eklemlerinin (ters yöntem) I ? V eğrilerinin gelişimine ve diğer taşıma ölçümlerine, polikristal YBCO ve BSCCO örneklerdeki kadar, önemli etkilerinin olmadığını göstermektedir.Taşıma durulma (V ? t eğrileri) ölçümlerinde, yüksek akım değerleri için örnek voltajının hızla arttığı ve çok kısa zaman içinde kararlı bir duruma ulaştığı gözlenirken, düşük akım değerleri için doğrusal olmayan bir davranış gözlendi. Bu sonuçlar esas olarak akı tutulması/bırakılması ve zaman içinde örnek boyunca akım ve dış manyetik alan tarafından uyarılan akı çizgilerinin düzenlenmesi şeklinde yorumlandı. Yüksek harcanım seviyelerindeki ani-çakılma durumu gözlenmesi aşırı-soğuma etkisiyle açıklanırken, düşük harcanım seviyelerindeki düzgün voltaj azalması camsı durum durulmasıyla ilişkilendirildi. Ayrıca, iki-yönlü kare dalga akımının V ? t eğrileri üzerine etkisi ölçüldü ve akım genliği ve periyodunun, sıcaklık, ve dış manyetik alanın belirli değerlerinde düzenli sinuzoidal benzeri voltaj salınımları gözlendi. Akım tarafından indüklenen bu voltaj salınımları, akı çizgilerininin (veya akım-kaynaklı öz-manyetik alan çizgilerinin) plastik akışı şeklinde yorumlandı. Deneysel sonuçlar akı çizgileri (veya öz-manyetik alan çizgileri) ile akı tutma merkezleri arasındaki etkileşimin, MgB2'de akı çizgilerinin katılığından dolayı, esnek çiftlenim olabileceğini ortaya koymaktadır.Manyetovoltaj (V ? H eğrileri) ölçümlerinde ileri bölgede saat yönüne ters histeresis etkileri; ters bölgede ise saat yönünde histeresis etkileri gözlendi. V ? H eğrilerindeki saat yönüne ters ve saat yönündeki histeresis etkiler, artan ve azalan kollar arasındaki yerel manyetik alanlardaki farka atfedilmiştir. V ? H eğrilerinin histeretik davranışı farklı yerel manyetik alanlar ile birlikte akı tutulması ve akı bırakılması arasındaki dinamik yarış üzerinden açıklanmıştır. Ayrıca, V ? H eğrilerinde ölçülen harcanımın MgB2'nin zayıf akı tutma özellikleriyle ilişkili olabilecek şekilde dH/dt'den bağımsız olduğu belirlendi. V ? ? eğrileri ölçülen voltaj harcanımının manyetik alanın akıma göre açısal yönelimine bağlı olduğunu göstermektedir. Bu gözlem MgB2 örneğinde ortalamada makroskopik eşyönelime bağlı olmayan (anizotropik) etkilerin varlığı anlamına gelmektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, we have investigated the time dependent flux motion in a polycrystalline superconducting MgB2 sample by means of current-voltage (I ? V curves), transport relaxation (V ? t curves), and magnetovoltage (V ? H curves) measurements. The transport measurements were carried out as functions of temperature (T), transport current (I), external magnetic field (H) and orientation of H with respect to I. In addition to the V ? t curves, the time effects in the I ? V and V ? H curves were investigated with the help of the current sweep rate of transport current (dI/dt) and also the field sweep rate of external magnetic field (dH/dt), respectively. Angular dependence of magnetovoltage (V ? ?) curves was also measured to study the anisotropic behavior of the MgB2 sample. In order to understand better the flux dynamics, the experimental results for polycrystalline MgB2 sample were compared to previous similar studies on superconducting Y1Ba2Cu3O7-? (YBCO) and Bi1.7Pb0.3Sr2Ca2Cu3Ox (BSCCO) polycrystalline samples.It was observed that the I ? V curves exhibit nearly reversible behavior for both slow and high current sweep rates (dI/dt) upon cycling the transport current. The measured voltage dissipation in the I ? V curves is nearly stable with time for a given current value, and, the evolution of the I ? V curves is nearly independent of dI/dt. The I ? V curves obtained by standard and reverse procedures reveal that there is no difference between them. These results suggest that, in polycrystalline MgB2, the weak links between grains (standard procedure) and surface weak links (reverse procedure) do not have a considerable effect on the evolution of the I ? V curves and also on the other transport measurements as compared to the polycrystalline YBCO and BSCCO.At high dissipation levels, we observed that the sample voltage in the V ? t curves increases rapidly and reaches a steady state in a very short time; whereas, it shows a non-linear behavior at relatively low dissipation levels. The results were interpreted mainly in terms of flux pinning/depinning and current -and field- induced organization of the flux lines along the sample in time. Observation of a quenched state at high dissipation levels was correlated with the supercooling effect, whereas, at relatively low dissipation levels, the smooth voltage decay was correlated with the glassy state relaxation. In addition, the influence of bidirectional square wave (BSW) current on the evolution of the V ? t curves was studied and regular sinusoidal-like voltage oscillations were observed at well defined values of the amplitude and period of the BSW current, temperature and external magnetic field. These voltage oscillations were interpreted in terms of the plastic flow of flux lines (or current-induced self-magnetic field (SMF) lines). The experimental results suggest that the interaction between the flux lines (or SMF lines) and flux pinning centers could be elastic coupling in nature because of the rigidity of flux lines in MgB2.The magnetovoltage measurements (V ? H curves) showed that there is a strong counterclockwise (ccw) hysteresis effects in the forward region of V ? H curves, whereas, clockwise (cw) effects appear in the reverse region. The ccw and cw effects in the V ? H curves were attributed to the difference in the local fields between the increasing and decreasing branches. The hysteresis in the V ? H curves was interpreted in terms of flux pinning and depinning, together with different local magnetic fields. Furthermore, the measured dissipation in the V ? H curves was found to be practically independent of dH/dt, which could be related to weak pinning properties of MgB2. The V ? ? curves showed that measured voltage dissipation depends on the magnetic field orientation. This implies the presence of macroscopic anisotropic effects on average in polycrystalline MgB2.
Benzer Tezler
- Farklı akı dinamiği etkileri için yüksek sıcaklık süperiletkenlerin mikrodalga yüzey direncinin modellenmesi
Modelling of microwave surface resistance of type ii superconductors for different flux dynamics effects
ŞÜKRÜ YILDIZ
Doktora
Türkçe
2011
Fizik ve Fizik MühendisliğiGaziosmanpaşa ÜniversitesiFizik Bölümü
DOÇ. DR. FEDAİ İNANIR
DOÇ. DR. UĞUR KÖLEMEN
- Dynamics of a two leg ladder under a time dependent artificial magnetic field
Sözde manyetik alan altında bulunan iki bacaklı merdivenin dinamiği
MEHMET AKİF KESKİNER
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÖZGÜR OKTEL
- Otomobil kabininde hız ve sıcaklık dağılımının üç boyutlu sayısal analizi
Three dimensional numerical analysis of velocity and temperature distribution in an automobile cabin
GÖKHAN SEVİLGEN
Doktora
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHSİN KILIÇ
- Computation of thermal conductivity in nanofluids
Nanoakışkanlarda ısı iletkenliği hesaplamaları
CEREN ECE YÜCE
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEM ÖZGÜR SERVANTİE
- Quantum effects in biological systems
Biyolojik sistemlerde kuantum etkileri
GİZEM ÇELEBİ TORABFAM
Doktora
İngilizce
2025
BiyofizikSabancı ÜniversitesiMoleküler Biyoloji, Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NUR MUSTAFAOĞLU VAROL