Tl系超导薄膜金属涂层的生长与特性研究

我们研究了Tl-2212超导薄膜在带有YSZ/CeO2缓冲层和带有CeO2/YSZ/CeO2缓冲层的Ni金属RABiTS基带上的生长情况.基带上的缓冲层是采用PLD方法制备的,Tl-2212薄膜的制备采用了磁控溅射和后热处理两步方法.XRD 实验结果表明,Tl-2212薄膜都具有很好的C轴垂直于膜面的织构,并具有双向外延生长特性.在CeO2/YSZ/CeO2/Ni基带上制作的Tl-2212薄膜的Tc达到102.8 K,Jc(77 K,0 T)达到2.6 MA/cm2;在YSZ/CeO2/Ni基带上薄膜Tc可达97.7 K,Jc(77 K,0 T)也可以达到0.45 MA/cm2.     

在RABiTS基带上制备Tl-2212超导薄膜

我们研究了Tl-2212超导薄膜在带有YSZ/CeO2缓冲层和带有CeO2/YSZ/CeO2缓冲层的Ni金属RABiTS基带上的生长情况.基带上的缓冲层是采用PLD方法制备的,Tl-2212薄膜的制备采用了磁控溅射和后热处理两步方法.XRD 实验结果表明,Tl-2212薄膜都具有很好的c轴垂直于膜面的织构,并具有双向外延生长特性.在CeO2/YSZ/CeO2/Ni基带上制作的Tl-2212薄膜的Tc达到102.8 K,Jc(77K,0T)达到2.6 MA/cm2;在YSZ/CeO2/Ni基带上薄膜的Tc可达97.7K,Jc (77K,0T)也可以达到0.45MA/cm2.     

T1系超导薄膜金属涂层的生长与特性研究

我们研究了T1-2212超导薄膜在带有YSZ／CeO2缓冲层和带有Ce02／YSZ／CeO2缓冲层的Ni金属RABiTS基带上的生长情况．基带上的缓冲层是采用PLD方法制备的，T1-2212薄膜的制备采用了磁控溅射和后热处理两步方法．XRD实验结果表明。T1-2212薄膜都具有很好的C轴垂直于膜面的织构，并具有双向外延生长特性．在CeO2／YSZ／CeO2／Ni基带上制作的T1-2212薄膜的Tc达到102．8K，J,（77K,0T）达到2.6MA／cm^2；在YSZ／CeO2／Ni基带上薄膜Tc可达97．7K，Jc（77K,0T）也可以达到0．45MA／cm^2.     

蓝宝石基片上制备双面Tl_2Ba_2CaCu_2O_8超导薄膜

在蓝宝石基片上,以CeO2为缓冲层制备了高质量的双面Tl2Ba2CaCu2O8(Tl-2212)超导薄膜。以金属铈靶作为溅射源生长了c轴取向的CeO2缓冲薄膜,并对CeO2薄膜进行了高温处理,有效改善了其结晶质量和表面形貌。采用两步法制备了双面的Tl-2212超导薄膜。XRD测试显示,薄膜为纯的Tl-2212相,且其晶格c轴垂直于衬底表面。超导薄膜的Tc为106K,Jc(77K,0T)为3.5MA/cm2,微波表面电阻Rs(77K,10GHz)为390μΩ。     

Deposition and characterization of YBCO/CeO2/YSZ/CeO2 multilayers on biaxially textured Ni substrates

CeO2/YSZ/CeO2 buffer layers were deposited on biaxially textured Ni substrates by pulsed laser deposition. The influence of the processing parameters on the texture development of the seed layer CeO2 was investigated. Epitaxial films of YBCO were then grown in situ on the CeO2/YSZ （yttria-stabilized ZrO2）/CeO2-buffered Ni substrates. The resulting YBCO conductors exhibited self-fleld critical current density Jc of more than 1 MA/cm^2 at 77K and superconducting transition temperature Tc of about 91K.     

Fabrication and Properties of Double-Side Tl2Ba2CaCu2O8 Thin Film on CeO2 Buffered Sapphire Substrate

The double-side Tl2Ba2 CaCu2O8 （Tl-2212） superconducting thin films were fabricated on CeO2 buffered sapphire substrates. The reactive magnetron sputtering technique was used to grow CeO2 buffer thin films on sapphire substrates. Making use of the metal cerium as a sputtering source, the depositing rate is much higher compared with the CeO2 target. The Ti-2212 thin films on CeO2 buffered sapphire substrates were fabricated by adc magnetron sputtering and post-annealing process. The x-ray diffraction indicates that the thin film is pure Tl-2212 phase with the e-axis perpendicular to the substrate surfaces, and epitaxially grown on the CeO2 buffered sapphire. The critical transition temperature Tc is around 106K, the critical current density Jc is around 3.5 MA/cm^2 at 77K, and the microwave surface resistance R8 at 77K and 10 CHz of the film is as low as 390μ Ω.     

热处理对MgO基片的表面形貌以及对CeO_2和Tl-2212薄膜生长的影响

研究了MgO基片在高温退火时表面形貌和表面结构的变化,以及它对CeO2缓冲层和Tl-2212超导薄膜生长的影响。原子力显微镜(AFM)研究表明,在流动氧环境中1100℃温度下退火,MgO的表面首先由未退火时的皱褶形貌,演化为光滑表面,随着退火时间的延长,表面形貌最终演化为具有光滑基底的独立生长峰结构。XRD测试表明,通过高温热处理可以大幅度提高MgO基片表面结晶的完整性。在1100℃温度下热处理8小时的MgO基片上可以生长出具有高度c轴取向的CeO2(001)缓冲层。然后在此缓冲层上制备了厚度为500nm的外延Tl-2212超导薄膜,其临界转变温度(Tc)达到108.6K,液氮温度下临界电流密度(Jc)为2.8mA/cm2,微波表面电阻Rs(77K,10GHz)约为360.9μΩ。     

2英寸双面Tl-2212超导薄膜

我们采用磁控离子溅射和后热处理的方法,在LaAlO3(001)单晶衬底上制作了2英寸直径的双面Tl-2212超导薄膜.薄膜的表面均匀,结构致密.X-光θ-2θ测试表明,薄膜具有很纯的Tl-2212超导相,并具有c-轴垂直于膜面的织构.电磁测试结果表明,薄膜的超导电性均匀,临界温度Tc大于100K,临界电流密度Jc(77K,0T)约1×106A/cm2, 微波表面电阻Rs(77K,10GHz)约0.5mΩ.     

在MgO衬底上制作Tl2Ba2CaCu2O8超导薄膜

在MgO衬底上,利用共蒸发方法制备DyBa2Cu3O7作为缓冲层,再利用磁控溅射和后处理方法,制备了Tl2Ba2CaCu2O8超导薄膜.X射线衍射θ～2θ及φ扫描结果表明Tl-2212薄膜、Dy-123薄膜与衬底MgO呈外延生长关系.制备的Tl-2212薄膜Tc＝105.5K,液氮温度下临界电流密度Jc＝2.5×106A/cm2.     

高温退火对蓝宝石基片的表面形貌和对CeO缓冲层以及Tl-2212超导薄膜长的影响

研究了蓝宝石(1102)基片在不同温度和时间下退火时表面形貌和表面相结构的变化,以及它对CeO2缓冲层和T1-2212超导薄膜生长的影响.原子力显微镜(AFM)研究表明,在流动氧环境中1000℃温度下退火,蓝宝石(1102)的表面首先局部区域形成台阶结构,然后表面形成叠层台阶结构,随着退火时间的延长.表面发生了台阶合并现象,表面形貌最终演化为稳定的具有光滑平台的宽台阶结构.XRD测试表明,通过高温热处理可以大幅度提高蓝宝石基片表面结构的完整性.在1000℃温度下热处理20 h的蓝宝石(1102)基片上可以生长出具有面内取向的CeO2(001)缓冲层.在具有缓冲层的蓝宝石基片上可以制作出高质量c轴织构的外延11-2212超导薄膜,其临界转变温度(Tc)为104.7 K,液氮温度下临界电流密度(Jc)达到3.5 MA/cm2,微波表面电阻R(77 K,10 GHz)约为390μΩ.     

HL-2M 低杂波电流驱动系统研制

HL-2M 装置的 LHCD 系统已经完成了包括 2MW 波源、2MW 传输线和 4MW 天线的工程研制,该 系统参数指标为 3.7GHz/2MW/3s,使用 4 只 TH2103C1 型速调管。建成了 4 条 500kW 功率容量的传输线,研制 了 1 套 4MW 功率容量的低杂波天线,并完成了与系统配套的电源、微波源、传输部件、控保系统以及水冷、真 空、测量采集等辅助系统的研制。     

HL-2M 装置 CO2 色散干涉仪研制

研制了一套新型 CO₂ 激光色散干涉仪用于 HL-2M 装置初始放电期间的电子密度测量。该系统采用 基于激光倍频的色散测量原理,能够消除机械振动产生的相位误差。该系统使用全新的调相式信号调制,研发了 相应的数据采集/处理/上传系统。根据实验测量结果表明,CO₂ 激光色散干涉仪和微波干涉仪测量曲线基本一致, 色散干涉仪系统的测量精度约为 2×10¹⁷m⁻³,密度测量上限能达到 10²¹m⁻³。     

HL-2A 装置 2MW 低杂波反射保护技术研究

为提高 HL-2A 装置低杂波电流驱动系统的实验效率,研制了高反射保护系统。使用 Verilog 硬件描 述语言设计数字信号处理电路,选择 EPM240T100C4 型可编程逻辑器件(CPLD)实现数字信号处理;使用一个 14 位计数器,实现了在低杂波系统反射保护动作后间隔 3.6ms 后重启的功能。测试结果表明,该保护系统实现了设 计要求。     

HL-2M 装置真空烘烤控制系统概述

HL-2M 真空烘烤系统采用两台可编程逻辑控制器(PLC)构成一个自动控制系统,根据工艺要求编制 相应逻辑程序来控制各执行机构,实现对系统加热器电功率、换热器热负荷以及阀门开度的程序调节,达到±2℃ 温升梯度的烘烤目的。PLC 与阀岛建立工业以太网(Profinet)通信协议,通过地址映射的方式控制进出真空室和偏 滤器的开关阀,调整烘烤系统的负载投入。     

HL-2M 等离子体辐射量热计系统的研制

HL-2M 装置辐射量热计系统采用 16 通道光电二极管阵列作为探测器,11 个探测器阵列,共有 176 个探测通道,被设计在同一个小截面内,交叉覆盖上下偏滤器、等离子体边缘和等离子体芯部区域。数值模拟结 果显示,根据这种视线布局能够精确地估算出等离子体的总辐射功率;运用相关层析反演方法能够重建出等离子 体辐射功率密度的分布特征。在 HL-2M 初始等离子体放电中,根据中平面的探测器阵列对等离子体辐射特征进 行了初步的实验分析。     

HL-2M 主机抗扭转支撑结构计算分析

根据通电的环向场(TF)线圈在磁场作用下将产生侧向力和径向力,提出了抗扭转支撑结构方案。该方案能够降低这两种力对 TF 线圈的影响,并且保证线圈连接面的紧密接触和绝缘层不会发生相对错动。对抗扭转支撑结构进行计算分析,确定该结构的受力方式以及传力路径。结果表明,在实验运行以及极端工况下结构的应力、位移能够到达设计要求,通过疲劳计算得出抗扭转支撑结构能满足 20 年以上的实验运行,能够保证 HL-2M装置安全、平稳和可靠的运行。      

高压下 MgB2 超导的涡旋动力学研究*

我们首次通过磁弛豫的方法系统研究了高压下 MgB2 样品的磁通钉扎以及涡旋动力学, 测量了其在不同温度和磁场下的磁化强度 M 随时间t 的衰变, 即 M(t) . 根据集体蠕动理论, 明确了高压效应在低磁场时抑制了磁衰变速率, 但在高场下大大的加快了磁衰变. 高压降低了临界电流密度J c 和钉扎能. 另外, 在 MgB2 样品里低场下没有观测到弹性蠕变向塑性蠕变的转变.     

HL-2M 装置时序控制与数据采集系统设计

基于 FPGA 和 IEEE1588PTPv2 协议设计了 HL-2M 装置时序控制系统,用于在精准时刻为测控系统 提供触发。数据采集系统采用客户端/服务端双模式管理。在 HL-2M 装置初始等离子体放电实验中测试结果表明, 时序控制和采集系统具有纳秒级精度触发,实时性强,数据传输速度快,稳定可靠,方便部署和管理的特点,满 足 HL-2M 等离子体放电实验的应用需求。     

HL-2M 装置真空抽气系统的研制

HL-2M 装置真空抽气系统包括 4 套涡轮分子泵机组和 4 套低温泵机组。辅助系统主要由设备逻辑 控制与信号测量、水冷却循环系统和设备供气系统 3 部分组成。真空室经过 100℃烘烤后真空度达到 2.3×10⁻⁶Pa, 超过了设计预期真空度,满足超高真空技术要求。     

HL-2M 装置宽谱段光谱诊断系统研制

HL-2M 装置宽谱段光谱诊断系统由采集光学、石英光纤和集成式光栅光谱仪构成,工作波段为 300~1100nm,可实现对工作气体(氢及其同位素)和内在杂质(碳、铁、氧等)线辐射的同步监测。通过将 5 台紧凑 型光谱仪并联形成集成式光栅光谱仪,可在保证宽谱段覆盖的同时实现较好的光谱分辨(0.04~0.19nm⋅pixel⁻¹)。目 前系统具有一个空间通道,最优时间分辨为 1.05ms,常规采样时间为 20ms。在 HL-2M 装置初始等离子体放电 实验期间,利用该套系统识别出氢等离子体的主要杂质为碳和氧,并对不同粒子的辐射特性进行了初步分析。