Преобразование критического состояния жестких сверхпроводников при прохождении термомагнитных лавин

Abstract

Представлен обзор новых результатов экспериментальных исследований динамики магнитного потока при термомагнитных лавинах в ограниченных сверхпроводниках, полученных с применением интегральных и локальных методов измерений. Локальные методы были нацелены на выявление роли размагничивающего фактора в динамическом формировании сложной магнитной структуры критического состояния жестких сверхпроводников. Для понимания причин кардинальной перестройки структуры индукции дополнительно проанализированы литературные данные визуализации динамики потока при лавинах, полученные магнитооптическим методом. Установлены и охарактеризованы новые особенности в поведении магнитного потока во время и после лавины: два этапа в формировании структуры индукции в лавинном пятне, однородное и неоднородное его заполнение потоком, рассмотрен механизм инверсии профиля индукции, выявлены колебания скорости фронта магнитного потока, рассмотрено преобразование пояска критического состояния вблизи края образца, показана роль тепловых эффектов при диссипативной динамике потока и размагничивающего фактора в этих преобразованиях. Обобщенная информация позволила в рамках концепции Бина представить модель преобразования картины индукции критического состояния и сверхпроводящих токов ограниченного сверхпроводника в результате лавин потока для режимов экранирования и захвата потока.

Представлено огляд нових результатів експериментальних досліджень динаміки магнітного потоку при термомагнітних лавинах в обмежених надпровідниках, отриманих за допомогою застосування інтегральних та локальних методів вимірювань. Локальні методи були націлені на виявлення ролі розмагнічуючого фактора в динамічному формуванні складної магнітної структури критичного стану жорстких надпровідників. Для розуміння причин кардинальної перебудови структури індукції додатково проаналізовано літературні дані візуалізації динаміки потоку при лавинах, отримані магнітооптичним методом. Встановлено та охарактеризовано нові особливості в поведінці магнітного потоку під час і після лавини: два етапи у формуванні структури індукції в лавинній плямі, однорідне і неоднорідне її заповнення потоком, розглянуто механізм інверсії профілю індукції, виявлені коливання швидкості фронту магнітного потоку, розглянуто перетворення області критичного стану поблизу краю зразка, показано роль теплових ефектів при дисипативній динаміці потоку і розмагнічуючого фактора в цих перетвореннях. Узагальнена інформація дозволила в рамках концепції Біна представити модель перетворення картини індукції критичного стану і надпровідних струмів обмеженого надпровідника в результаті лавин потоку для режимів екранування і захоплення потоку.

The results of experimental investigations of magnetic flux dynamics in finite superconductors, obtained using integral and local measurements methods, are presented. Local methods were aimed at clarifying the role of demagnetizing factor in dynamic formation of a complex magnetic structure of the critical state of hard superconductors. To understand the reasons for cardinal restructuring of the induction, we further analyzed the literature data of flux dynamics visualization during avalanches, obtained by magneto-optical methods. New features in the behavior of the magnetic flux during and after the avalanche were discovered. Two stages of the formation of the induction structures in the avalanche area were established, i.e. of homogeneous and heterogeneous filling with the magnetic flux. The mechanism of the inversion of the induction profile was considered. Oscillations in the speed of the front of the magnetic flux were revealed. Transformation of the critical state near the edge of the sample was analyzed. The role of thermal effects and of demagnetizing factor in the dissipative flux dynamics was shown. Generalized information allowed, in the framework of the Bean concept, to present a model the transformation of the picture of the induction of the critical state and of the superconducting currents of a finite superconductor as a result of flux avalanches for two regimes – of screening and trapping of the magnetic flux.