Влияние теплового экрана на распределение температуры в криостате

А.В. Сергеев, студент гр. НТ-081, Милошенко В.Е.

Кафедра физики твердого тела

Д

Рис.1. Принципиальная схема применения экрана. 1 – криостат, 2 – жидкий азот, 3 – экран.

ля изучения магнитомеханических свойств высокотемпературных сверхпроводников в динамике требуется обеспечить перемещение образца в пространстве в условиях постоянного магнитного поля (не менее 300 Гс) при регулируемой частоте до 100 Гц и рабочей температуре до 85 К.

П

Рис.2. График распределения температуры над уровнем жидкого азота. Кривая 1 – без экрана, 2 – с экраном из свинца.

оэтому исследования необходимо проводить с использованием жидкого азота. Это предполагает решение трудностей с его кипением, возможными явлениями нестабильности температуры исследуемого образца, шумовыми эффектами. При исследовании в динамике погруженного в азот образца вероятны еще и проблемы связанные с вязкостью жидкости и возникающим перепадом давления. В работе будут проводиться исследования в парах азота, для этого мы провели данные измерения распределения температуры в криостате ГК-100.

Из результатов измерения, показанных на рис. 2, в паровом пространстве криостата, как и ожидалось, существует большой градиент температуры. Видно, что в этих экспериментальных условиях на вертикальном участке криостата длинной в 10 см над поверхностью жидкости температура заметно изменилась, поэтому возникла необходимость применения теплового экрана, принципиальная схема его установки представлена на рис.1. Экран представляет собой бесшовный цилиндр из свинца с толщиной стенки 1,5 мм, высотой 32 см, диаметром 80 мм с конусным дном, которое необходимо для сбора образующегося конденсата. Сам экран помещается в жидкий азот. Измерения распределения температуры подтвердили эффективность его применения: тангенс угла наклона касательной к кривой распределения температуры увеличился, градиент температуры в рабочем объеме заметно уменьшился и теперь рабочая зона составляет около 20 см.

Литература

1. Милошенко В.Е., Калядин О.В. О разделении вкладов упругорелаксационных и магнитоупругих эффектов в сверхпроводниках // Деформация и разрушение материалов 2008, №5, с. 12-19.

УДК 538.9

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЛОЖНЫХ ОКСИДОВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ ОКИСЛОВ CuO + MnO

Е.В. Гусаров, студент гр. ПФ-111, М.А. Каширин, В.А. Макагонов, аспирант

Кафедра физики твердого тела

В последнее время все большее внимание исследователей привлечено к созданию новых эффективных термоэлектрических материалов для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую. Поэтому поиск и получение новых качественных термоэлектрических материалов с высокой термоэлектрической добротностью является актуальной задачей физического материаловедения.

В данной работе рассмотрены электрические свойства сложных оксидов CuO + MnO в соотношении Cu:Mn = 1. Материалы были получены методом двухстороннего горячего прессования при температуре 620 К и последующим отжигом в узком интервале температур от 1120 до 1170 К в течение 8 ч. После отжига часть образцов была подвергнута закалке на воздухе, а часть – медленному охлаждению в печи.

Ф азовый состав образцов был изучен методом рентгеновской дифрактометрии на дифрактометре Bruker D2 Phaser. Было установлено наличие двух фаз: Cu_1.5Mn_1.5O₄ и CuO в соотношении 2:1 масс. % для образцов, охлажденных с печью; Cu_1.2Mn_1.8O₄ и CuO в соотношении 2:1 масс.% для закаленных образцов.

Были измерены температурные зависимости коэффициента термоэдс (S) и удельной электропроводности (σ) в интервале от 77 К до 300 К. Для определения механизма проводимости были построены графики в координатах S, σ = f (10³/T) (рисунок). Сложный характер зависимости S обусловлен смешанным типом проводимости полученных материалов. Так как кривые удельной электропроводности почти совпадают, то можно сказать, что концентрации носителей заряда в этих материалах имеют схожие значения,. По приведенным кривым были рассчитаны энергии активации термоэдс и проводимости: E_σ = 0,37 эВ , E_S = 0,64 эВ (в печи), E_S = 0,93 (на закалке).

Величина энергии активации несколько больше, чем в чистой медно-марганцевой шпинели [1], что можно объяснить наличием фазы CuO с большой E_A.

Исследования таких оксидов является перспективным, так как они обладают хорошими термоэлектрическими параметрами.

Литература

1. Шефтель И.Т. Терморезисторы / И.Т. Шефтель. – Москва, Изд.: Наука, 1973. – 397 с.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ по гранту 13-08-97533

УДК 538.9