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| 标准编号 | GB/T 39843-2021 (GB/T39843-2021) | | 中文名称 | | | 英文名称 | Electronic characteristic measurements - Local critical current density and its distribution in large-area superconducting films | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | K10 | | 字数估计 | 38,353 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 39843-2021
Electronic characteristic measurements -- Local critical current density and its distribution in large-area superconducting films
ICS 17.220.20,29.050
K10
中华人民共和国国家标准
电子学特性测量 大面积超导膜的
局域临界电流密度及其分布
2021-03-09发布
2021-10-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
引言 Ⅳ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 要求 2
5 装置 2
5.1 测量设备 2
5.2 感应测量的部件 3
6 测量步骤 4
6.1 总则 4
6.2 实验线圈系数的确定 5
6.3 超导膜样品Jc的测量 7
6.4 单频率下Jc的测量.7
6.5 理论线圈系数和实验线圈系数的实例 8
7 测量方法的不确定度 9
7.1 影响U3 测量的系统误差的主要来源 9
7.2 线圈-超导膜距离与预定值偏离的影响 10
7.3 实验线圈系数和Jc的不确定度.10
7.4 超导膜的边缘效应 10
7.5 试样保护 11
8 测试报告 11
8.1 测试样品的标识 11
8.2 Jc值的报告 11
8.3 测试条件报告 11
附录A(资料性附录) 第1章~第8章的相关附加信息 12
附录B(资料性附录) 可选的测量系统 16
附录C(资料性附录) 不确定度考虑 21
附录D(资料性附录) 不确定度的评定 25
参考文献 30
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准使用翻译法等同采用IEC 61788-17:2013《超导电性 第17部分:电子学特性测量 大面积
超导膜的局域临界电流密度及其分布》。
与本标准中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:
---GB/T 2900.100-2017 电工术语 超导电性(IEC 60050-815:2015,IDT)。
本标准做了下列编辑性修改:
---修改了标准名称;
---将IEC 61788-17:2013的A.8、B.3、C.5、D.7归入参考文献,其在文中的引用也做了相应调整;
---更改了IEC 61788-17:2013中术语和定义引用的版次,并将规范性引用文件中IEC 60050(所
有部分)修改为IEC 60050-815;
---对IEC 61788-17:2013个别条款中出现的编辑性错误做了修改。
本标准由中国科学院提出。
本标准由全国超导标准化技术委员会(SAC/TC265)归口。
本标准起草单位:上海大学、电子科技大学、上海上创超导科技有限公司、中国科学院物理研究所。
本标准主要起草人:蔡传兵、刘志勇、李洁、李敏娟、张永军、陶伯万、郭艳群、白传易、熊杰。
引 言
自1986年发现以来的30多年里,高温超导体在产品和技术上已有许多应用,这将引起信息传输、
交通和能源领域的变革。其中,利用超导体极低表面电阻这一特性的高温超导(HTS)微波滤波器已经
商品化。与常规滤波器相比,超导滤波器有两个主要优势,即:低插入损耗(低噪声特征)和高频率选择
性(边带陡峭)[1]。这些优势能够减少基站的数量,改善通话质量,更有效地使用频率带宽,并减少不必
要的无线电波噪声。
大面积超导膜已用于微波器件[2],也用于新兴超导电力设备,如电阻型超导故障限流器(SF-
CLs)[3-5]、触发型超导故障限流器的超导故障检测[6,7]和闭环运行高温超导磁体的持续电流开关[8,9]。
临界电流密度Jc是描述大面积高温超导膜质量的关键参数之一。无损交流感应法被广泛用于测量大
面积高温超导膜的Jc及其分布[10-13],其中最普遍的是利用三次谐波电压U3cos(3ωt+θ)的方法,式中
ω、t和θ分别表示角频率、时间和初始相位。然而,这些传统的方法并不准确,因为未考虑到Jc测量的
电场强度E 判据[14,15]。Jc由电流阈值Ith计算得到,而有时确定Ith所使用的电场判据并不合适[16]。
传统的方法获得的Jc值与精确值相比有10%到20%的误差[15]。因此有必要建立标准的测试方法以
准确测量局域的临界电流密度及其分布,所有涉及高温超导滤波器的行业可以参考此标准进行高温超
导膜的质量控制。有关感应法测量高温超导膜Jc的背景知识归纳总结在附录A。
这些感应测试法中,在超导膜正上方的小线圈内通入交流电流I0cosωt从而产生交变磁场,可以通
过磁场完全穿透超导膜时的线圈电流阈值Ith计算出Jc[17]。对于使用三次谐波电压U3 的感应法,测量
中U3 是I0 的函数,当U3 开始出现时线圈中的电流I0 定义为Ith。当I0=Ith时,超导膜感应电场强度
E 与交流电流频率f成正比,可以通过简化的Bean模型进行估算[14]。本标准提出了一种基于电场强
度判据,通过不同频率下精确测量的Ith值检测U3、获取n-值(E-J特性曲线的幂指数),实现Jc精确测
量的方法[14,15,18,19]。这种方法不仅能获得精确的Jc值,而且还有助于发现非均匀样品性能退化的部
分,因为性能退化部分n-值的下降比Jc更明显[15]。尽管微波器件设计的关键参数是表面电阻而不是
Jc,但需要注意的是此标准测试方法可以很好地评定大面积高温超导膜Jc的均匀性。对SFCLs应用
而言,知晓Jc分布至关重要,因为Jc的分布差异严重影响到SFCLs故障时的失超点分布。
本文件的发布机构提请注意,声明符合本文件时,本文件的引言、第1章、第4章和5.1中相关内容
涉及一条专利的使用,该专利保护的技术内容为不同频率下感应法测量Jc及确定E-J特性。
本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。
专利持有人已向国际电工委员会(IEC)保证,他愿意同全世界的申请人就专利授权许可免费进行
谈判。该专利持有人的声明已经在IEC 备案。相关信息可以通过以下联系方式获得:
专利持有人:
地址:
1-1-1,Umezono,Tsukuba,IbarakiPrefecture,Japan
请注意除上述专利外,本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专
利的责任。
电子学特性测量 大面积超导膜的
局域临界电流密度及其分布
1 范围
本标准规定了用三次谐波电压感应法测量大面积高温超导(HTS)膜局域临界电流密度(Jc)及其
分布的方法。精确测量中最重要的因素是通过电场强度判据确定液氮温区的Jc值和通过Jc的频率依
赖关系获得电流-电压特性。尽管可以在有直流磁场的情况下测量Jc[20,21],但是本标准仅适用于没有
直流磁场的情况。
本标准实质上测量的是超导膜临界面电流,即Jc与超导膜的厚度d 的乘积。高温超导膜的Jcd
的测量范围和测量分辨率如下:
---Jcd:从200A/m~32kA/m(依据实验结果,不限于);
---分辨率:100A/m(依据实验结果,不限于)。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
vocabulary-Part815:Superconductivity)
3 术语和定义
IEC 60050-815:2015界定的术语和定义适用于本文件。为了便于使用,以下重复列出了
IEC 60050-815:2015中的某些术语和定义。
3.1
临界电流 criticalcurrent
Ic
在超导体中,可视为几乎是无阻流动的最大直流电流。
注:Ic是磁场强度、温度和应变......
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