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第一章 超导体的基本性质 1

1.1 超导电现象 1

1.1.1 元素 1

1.1.2 固溶体合金 2

1.1.3 金属化合物 2

1.1.4 半导体和其他化合物 4

1.2 完全导电性 4

1.3 完全逆磁性 5

1.4 超导体的临界参数 6

1.4.1 临界温度 6

1.4.2 临界磁场 7

1.5 超导电现象的微观图像 8

1.4.3 临界电流 8

1.5.1 正常金属的自由电子模型 9

1.5.2 声子作用 10

1.5.3 库珀对 11

1.5.4 BCS图像 11

第二章 第I类超导体 13

2.1 相变热力学 13

2.2 电动力学和穿透深度 16

2.3 超导电性的二流体模型 18

第三章 第Ⅱ类超导体的原理 22

3.1 薄超导体的临界场 22

3.2 界面能 23

3.3 第I类和第Ⅱ类超导体 25

3.4 顺磁性对Hc2的影响 32

第四章 非理想第Ⅱ类超导体 35

4.1 磁通流动和钉扎 35

4.2 磁通蠕动和临界状态 38

4.3 临界态的非理想第Ⅱ类超导体 42

4.3.1 比恩模型 43

4.3.2 基姆模型 44

4.4 非理想第Ⅱ类超导体的磁通线钉扎的定标定律 48

4.4.1 关于定标定律的实验检验 48

4.4.2 磁通量钉扎的模型 49

4.5 非理想第Ⅱ类超导体的磁通流动状态 54

5.1.2 非理想第Ⅱ类超导体的磁热不稳定性 59

5.1.1 引言 59

5.1 非理想第Ⅱ类超导体的磁热不稳定性 59

第五章 超导体和超导磁休的稳定化 59

5.2 热和磁的扩散 63

5.3 绝热稳定化 65

5.4 动态稳定化 66

5.4.1 扁带 66

5.4.2 复合导体 71

5.5 焓稳定化 71

5.6 低温稳态稳定化 75

5.7 接触热阻对低温稳态稳定化的影响 80

5.8 超导体的有限热导率对低温稳态稳定化的影响 83

5.9 液氦沸腾特性对低温稳态稳定化的影响 87

5.10 基体电阻率随温度的变化对低温稳态稳定化的影响 93

5.11.1 复合导体的V-A特性曲线 95

5.11 复合导体的V-A特性及其测量 95

5.11.2 低阻分流法 96

5.11.3 实验结果 98

5.12 冷端稳定化 101

5.13 接触电阻对冷端稳定性的影响 105

5.14 最小传播电流的测量 106

5.15 最小传播区域-冷端原理 109

5.15.1 引言 109

5.15.2 一维理论 110

5.15.3 二维理论 112

5.15.4 实验结果 114

5.16.2 临界电流余量原理的定量推导 118

5.16.1 临界电流余量原理的定性描述 118

5.16 临界电流余量稳定化 118

5.16.3 实验结果 122

5.17 用超流氦冷却的超导体和超导磁体的稳定性 128

5.17.1 超导特性的提高 128

5.17.2 用超流氦冷却的超导体和超导磁体的稳定性 129

5.18 松绕超导线圈的稳定性 133

5.18.1 研究超导线圈稳定性的方法 133

5.18.2 在松绕线圈中正常态区域的传播 134

5.18.3 沿导体的正常态区域传播速度 142

5.19 密绕超导线圈的稳定性 145

5.19.1 密绕超导线圈的主要特性 145

5.19.2 实验结果 148

5.19.3 在密绕线圈中正常态区域的传播 150

5.19.4 密绕和松绕线圈动态过程的比较 154

第六章 内冷超导体的稳定性 158

6.1 引言 158

6.2 空心式内冷超导体的稳态稳定性 158

6.3 空心内冷超导体的正常态区域的传播速度 162

6.3.1 概述和符号 162

6.3.2 热平衡方程 164

6.3.3 正常态区域的传播速度 165

6.3.4 计算举例 169

6.4 导管电缆内冷超导体的稳定性概述 172

6.5 稳定性最佳的导管电缆内冷超导体 172

6.5.1 稳定性界限 172

6.5.2 限定的问题 173

6.5.3 稳定性最佳导体需要的泵送功率和氦浴温度的影响 174

6.5.4 计算程序 175

6.6 零流动恢复 176

6.6.1 实验装置和氦的喷射系统 176

6.6.2 实验过程和结果 177

6.7 加热的“诱发”流动 179

6.7.1 基本方程 179

6.7.2 特殊单位 180

6.7.3 波形图 181

6.7.4 实验结果及分析 183

6.8 多值稳定性 185

6.8.1 多值稳定性现象 185

6.8.2 多值稳定性的原理 186

6.8.3 定标法则 188

6.9 氦的冷却能力 189

第七章 交流损耗 191

7.1 引言 191

7.2 磁滞损耗 191

7.2.1 平板的磁滞损耗 192

7.2.2 圆线的磁滞损耗 198

7.3 在复合导体基体中的涡流损耗 200

7.4 复合导体在纵向脉冲磁场中的涡流损耗 208

7.5 自场损耗 212

7.5.1 自场损耗 212

7.5.2 外场的贡献 215

7.5.3 讨论 215

7.5.4 自场和磁滞损耗的比 216

7.6 在扭绞多股细丝复合导体中的附加效应 217

7.6.1 自场的轴向扩散 217

7.6.2 I(r，z,t)的解 219

7.6.3 在扭绞的多股细丝复合导体中自场模型的扩展 221

7.7 交流损耗的测量方法 222

7.7.1 量热法 222

7.7.2 电子学方法 223

7.8 损耗的计算同实验的比较 228

第八章 超导材料的应力效应 230

8.1 测量装置和试验方法 230

8.2 应力对NbTi-Cu复合导体临界电流的影响 230

8.2.1 静态应力效应 230

8.2.2 疲劳效应 231

8.3 应力对多芯Nb3Sn复合导体临界电流的影响 233

8.3.1 静态应力效应 233

8.3.2 疲劳效应 234

8.4 应力对多芯Nb3Sn复合导体转变温度的影响 235

8.5 多芯Nb3Sn复合导体的临界电流和临界磁场的关系 237

8.6 关于在NbTi，Nb3Sn，V3Ga和Nb3Ge中的通量钉扎的应变定标定律 240

8.6.1 钉扎力曲线的定标 240

8.6.2 应变定标定律 242

8.6.3 应变定标定律的应用——Jc(B,ε)特性的确定 242

8.7 扩散Nb3Sn带的应力效应 245

8.7.1 温度-应力-应变分析(一维情况) 245

8.7.2 设计判据 245

8.7.3 实验方法 246

8.7.4 结果 247

8.8 几种磁体系统的应变极限和结构材料 248

第九章 实用超导材料 250

9.1 引言 250

9.2 多芯NbTi复合导体 252

9.2.1 基本的超导特性 252

9.2.2 临界电流密度 252

9.2.3 制造的可能性和机械稳定性 253

9.2.4 多芯NbTi复合导体参数的选择 254

9.2.5 多股电缆和编织带 256

9.3 NbTiTa高场超导合金 257

9.4.2 扩散带 259

9.4.3 Nb3Sn带的饼式线圈 259

9.4 Nb3Sn带材 259

9.4.1 气相沉积带 259

9.5 多芯Nb3Sn复合导体 261

9.5.1 基本超导特性 261

9.5.2 临界电流密度 262

9.6 多芯V3Ga复合导体 263

9.6.1 固有的特性 263

9.6.2 早期的研制 264

9.6.3 修改的青铜工艺 265

9.6.4 V3Ga导体的应用 266

9.7 变压器感应法 267

9.8 短路线圈感应法 269

9.9 单匝短路环感应法 271

9.10.1 实验装置 276

9.10 多芯Nb3Sn和NbTi复合导体临界电流与温度和磁场关系的测量 276

9.10.2 试验过程 277

9.10.3 实验结果 277

第十章 超导磁体的保护 280

10.1 引言 280

10.2 超导磁体转变时的最大温升 281

10.2.1 超导磁体转变时的最大温升 281

10.2.2 导体的稳定化和最大温升之间的关系 282

10.3 自然衰减时间常数 283

10.4 并联电阻保护法 284

10.5 振荡回路保护法 286

10.6 变压器保护法 287

10.7 并联电阻、振荡回路和变压器保护法的比较 291

10.8.1 超导磁体的内保护 293

10.8 超导磁体的内保护 293

10.8.2 内保护的理论处理 295

10.9 超导磁体内、外保护的联合运用的实例 300

10.10 持续电流模型超导磁体的保护 303

10.11 超导磁体猝灭的监测 306

10.11.1 互感器法 306

10.11.2 补偿线圈法 307

10.11.3 部分补偿法 308

10.11.4 桥路法 308

10.12 允许的最大不检测电压 309

10.12.1 检测-取能保护电路 309

10.12.2 最大温升与初始温度的关系 310

10.12.3 允许的最大不检测电压 311

10.13.1 真空开关 313

10.13 超导磁体保护系统中的开关 313

10.13.2 直流静态可控硅开关 314

10.14 超导磁体猝灭的过电压分析 316

第十一章 电流引线 324

11.1 引言 324

11.2 没有冷却的电流引线 324

11.3 气体冷却电流引线 326

11.3.1 理想的热交换 327

11.3.2 实际的热交换 329

附录1 复合导体的无量纲V-A特性 334

附录2 空心内冷超导体的温度分布 337

附录3 图6.3.5-6.3.8给出的关系的推导 340

附录4 关于方程(10.14.4)的推导 341