Metodyka wyznaczania gęstości krytycznej prądu materiałów nadprzewodnikowych

W artykule zaprezentowano dwie podstawowe metody wyznaczania gęstości krytycznej prądu materiałów nadprzewodnikowych: metodę transportową i metodę magnetyczną. Przedstawiono fizyczne przyczyny powstawania rezystancji w nadprzewodniku, inicjowane przez przepływ prądu, tj. deparowanie par Coopera, ruch wirów Abrikosowa, słabe złącza międzyziarnowe, generacja ciepła w obszarach normalnych. Na podstawie analizy zjawisk towarzyszących przepływowi prądu w nadprzewodniku oraz wyników badań eksperymentalnych sformułowano wniosek o niejednoznaczności wyników otrzymywanych metodą kontaktową i metodą magnetyczną. Wynika stąd konieczność realizacji pomiarów w układzie jak najbardziej odtwarzającym warunki rzeczywistej pracy materiału nadprzewodnikowego.

The two basic methods of determination of superconductor critical current density have been presented in this article. The transport method requires samples with the current and voltage electrodes. This method is realized by forcing of the current in the superconductor and analyzing the voltage response on the sample. The magnetic method does not requires electrodes and the critical current density is estimated from the magnetic response of the superconductor. The determined values of the critical current density, obtained from the both methods, are often different. It arises from the considerable complexity of the phenomena in superconductors, in which the current flows. The physical reasons of the appearance of the superconductor resistance, initiated by the current flow, have been shown in this paper. The most important reasons are: the Cooper pairs depairing, the motion of the Abrikosov vortices, the presence of Josephson weak links in the structure of many superconductors and the heat generation in the normal areas. The analysis of the presented phenomena and the results of the experiments allow to formulate the following conclusion: the critical current density obtained from the various methods for the same sample can be different. Therefore the measurement conditions should be similar to the operating conditions of the superconducting materials in their applications.