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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