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Calorimetric and magnetic studies on the vortex lattice of Low-Tc superconductors


Bossen, Olaf. Calorimetric and magnetic studies on the vortex lattice of Low-Tc superconductors. 2013, University of Zurich, Faculty of Science.

Abstract

Thermodynamische und magnetische Messungen zeigen, dass das Vortexgitter von Hoch-Tc-Kupratsupraleitern einen Schmelzübergang in eine flüssige Phase beim Überschreiten einer Schmelztemperatur Tm > Tc aufweist. Es ist davon auszugehen, dass dieser Phasenübergang nicht auf das Vortex-Gitter von Hoch-Tc-Supraleitern beschränkt ist, sondern dass er auch in Niedrig-Tc-Supraleitern auftritt. Allerdings konnte in diesen Stoffen jenes Phänomen noch nicht eindeutig nachgewiesen werden. In dieser Arbeit diskutieren wir etablierte Theorien des Vortex-Gitters zur Berechnung der Schmelzentropie und des damit verbundenen Magnetisierungssprungs. Für eine Anzahl von gebräuchlichen Niedrig-Tc-Supraleitern werten wir die erhaltenen Formeln mit Literaturwerten für die Materialparameter numerisch aus, um eine Aussage über die benötigte Messgenauigkeit zur Detektion des Vortexgitter-Schmelzens zu machen. Um unsere Vorhersagen bezüglich der magnetischen und thermischen Signatur des Vortex-Gitter-Schmelzens zu überprüfen, haben wir A.C.-Magnetisierungs-Messungen und thermische Messungen an einer Nb3 Sn-Probe durchgeführt, welche in früheren Messungen anderer Autoren Anzeichen eines Vortexgitter-Schmelzens gezeigt hat. Dabei zeigt sich eine Doppelspitzen-Struktur im Imaginärteil der magnetischen Suszeptibilität, welche durch das Anwachsen des kritischen Stroms in der „Peak-Effect“-Region dieser Probe erklärt werden kann, und welche zu einer stark temperaturabhängigen magnetischen Selbsterwärmung der Probe im A.C.-Magnetfeld führt. Wir zeigen, wie die „Vortexgitter-Schüttel“-Methode durch ebendiese Selbsterwärmung Artefakte ähnlich der Schmelzsignatur in Wärmekapazitäts-Messungen verursachen kann, und wie man diese Artefakte in der Analyse mittels einer Phasenkorrektur des Messsignals wieder entfernt. Schließlich beschreiben wir eine neuartige Wärmekapazitäts-Messmethode, welche auf dem Prinzip eines thermischen Oszillators basiert und gegenüber herkömmlichen Methoden bessere statistische Eigenschaften aufweist.

Abstract

Thermodynamische und magnetische Messungen zeigen, dass das Vortexgitter von Hoch-Tc-Kupratsupraleitern einen Schmelzübergang in eine flüssige Phase beim Überschreiten einer Schmelztemperatur Tm > Tc aufweist. Es ist davon auszugehen, dass dieser Phasenübergang nicht auf das Vortex-Gitter von Hoch-Tc-Supraleitern beschränkt ist, sondern dass er auch in Niedrig-Tc-Supraleitern auftritt. Allerdings konnte in diesen Stoffen jenes Phänomen noch nicht eindeutig nachgewiesen werden. In dieser Arbeit diskutieren wir etablierte Theorien des Vortex-Gitters zur Berechnung der Schmelzentropie und des damit verbundenen Magnetisierungssprungs. Für eine Anzahl von gebräuchlichen Niedrig-Tc-Supraleitern werten wir die erhaltenen Formeln mit Literaturwerten für die Materialparameter numerisch aus, um eine Aussage über die benötigte Messgenauigkeit zur Detektion des Vortexgitter-Schmelzens zu machen. Um unsere Vorhersagen bezüglich der magnetischen und thermischen Signatur des Vortex-Gitter-Schmelzens zu überprüfen, haben wir A.C.-Magnetisierungs-Messungen und thermische Messungen an einer Nb3 Sn-Probe durchgeführt, welche in früheren Messungen anderer Autoren Anzeichen eines Vortexgitter-Schmelzens gezeigt hat. Dabei zeigt sich eine Doppelspitzen-Struktur im Imaginärteil der magnetischen Suszeptibilität, welche durch das Anwachsen des kritischen Stroms in der „Peak-Effect“-Region dieser Probe erklärt werden kann, und welche zu einer stark temperaturabhängigen magnetischen Selbsterwärmung der Probe im A.C.-Magnetfeld führt. Wir zeigen, wie die „Vortexgitter-Schüttel“-Methode durch ebendiese Selbsterwärmung Artefakte ähnlich der Schmelzsignatur in Wärmekapazitäts-Messungen verursachen kann, und wie man diese Artefakte in der Analyse mittels einer Phasenkorrektur des Messsignals wieder entfernt. Schließlich beschreiben wir eine neuartige Wärmekapazitäts-Messmethode, welche auf dem Prinzip eines thermischen Oszillators basiert und gegenüber herkömmlichen Methoden bessere statistische Eigenschaften aufweist.

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Other titles:Calorimetric and magnetic studies on the vortex lattice of low-T[sub c] superconductors
Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:Schilling Andreas, Keller H, Straumann U
Communities & Collections:07 Faculty of Science > Physics Institute
UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:530 Physics
Language:English
Date:2013
Deposited On:31 Jan 2014 08:17
Last Modified:22 Aug 2021 13:22
Number of Pages:156
OA Status:Green

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