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高温超伝導線材の10桁の電界領域に亘る電流輸送特性のオペランド計測とモデリング

10 位电场范围内高温超导线材电流传输特性的操作测量和建模

基本信息

批准号：
22K20430
负责人：
呉澤宇
金额：
$ 1.75万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-08-31 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、高温超伝導テープ線材のマグネット応用の共通課題である遮蔽電流の定量化に対し、基盤技術となる素線電流輸送特性のオペランド計測とその高精度なモデリング手法を確立する。現もっとも一般的な電流輸送特性の評価法は、四端子法により、電流を印加しその電圧応答を測定する方法である。四端子法は定量性にこそ優れるが電圧の測定雑音により10-6 V/m以下の電流輸送特性の測定が困難であるため、本研究では着磁した線材近傍の磁界分布とそのダイナミクスを計測する磁気顕微法に基づいて計測する。電流輸送特性のモデリング手法も単なる経験則でなく、メゾスコピックスケールの量子化磁束挙動の統計性を考慮した物理モデルで行う。本研究の実施事項は、１．超低電界領域を含めた広い電界領域における磁界下の電流輸送特性の角度依存性の実測（2022前半）、２．ダイナミック電界制御による広範電界範囲の特性の実測（2022後半～2023前半）、３．量子化磁束挙動の統計性を考慮した物理モデルによるパラメーター抽出（R5）である。2022年度では項目１と２を実施予定であった。具体的な研究実績を以下に示す。（１）極低温5 K、磁場強度0~3.5 T、超低電界領域を含めた広い電界領域10-5~10-11 V/mにおける垂直磁界角度下のみの電流輸送特性を実測した。Flux-annealing法を適用し、試料表面磁場のダイナミクスを磁気顕微測定することで超低電界領域における電流輸送特性の測定法を確立した。（計画実施項目１と２の一部）（２）温度5~77 K・垂直磁場強度10 T以上における電流輸送特性のモデリングを行った。前述磁気顕微法と四端子法を組合わせて、広い温度・磁場域における電流輸送特性の実測データに基づいて、量子化磁束挙動の統計性を考慮した物理モデルで物性パラメータを抽出し、高精度なモデリングを行った。（計画実施項目３の一部）

This study aims to establish a high precision method for the quantification of shielding current and the measurement of current transport characteristics of high temperature superconducting wire materials. This paper presents a general evaluation method for current transmission characteristics, a four-terminal method, and a method for measuring current and voltage response. The four-terminal method is very difficult to measure the current transmission characteristics below 10-6 V/m due to its quantitative advantages. In this study, the distribution of magnetic field near the magnetic wire is measured based on the magnetic micromethod. The statistical properties of the quantized magnetic beam motion are considered in the calculation of the current transfer characteristics. The implementation of this study includes: 1. Measurement of angle dependence of current transport characteristics in magnetic field in ultra-low electric field (first half of 2022); 2. Measurement of current transport characteristics in ultra-low electric field (second half of 2022 to first half of 2023); 3. Statistical consideration of quantized magnetic beam motion; and extraction of current transport characteristics in physical field (R5). In 2022, the project 1 and 2 were determined. Specific research results are shown below. (1) Extremely low temperature 5 K, magnetic field strength 0~3.5 T, ultra-low electric field 10-5~10-11 V/m, perpendicular to the magnetic field angle and current transport characteristics were measured. By applying the Flux-annealing method to the magnetic resonance measurement of the surface magnetic field of a sample, a method for measuring current transport characteristics in the ultra-low electric field has been established. (Part 1 and 2 of the project implementation)(2) Temperature 5~77 K·Vertical magnetic field strength 10 T or more The combination of the magnetic micro-method and the four-terminal method, the measurement of the current transfer characteristics in the temperature and magnetic field domain, the statistical properties of the quantized magnetic beam motion, and the extraction of the physical properties with high accuracy are considered. (Part 1 of Project 3)