Ниобий – титан - Niobium–titanium

Ниобий – титан (Nb-Ti) является сплав из ниобий и титан, используется в промышленности как сверхпроводник II типа провод для сверхпроводящие магниты, обычно в виде волокон Nb-Ti в алюминиевой или медной матрице.

Его критическая температура около 10 кельвины.[1]

В 1962 году в Atomics International Т. Г. Берлинкур и Р. Р. Хейк,[2][3] обнаружил превосходные свойства Nb-Ti с высоким критическим магнитным полем и высокой плотностью сверхкритического сверхтока, которые, наряду с доступностью и простотой обработки, отличают сплавы Nb-Ti от тысяч других сверхпроводников и подтверждают их статус наиболее широко используемых утилизированные (рабочие лошадки) сверхпроводники.

Обладая максимальным критическим магнитным полем около 15 тесла, сплавы Nb-Ti подходят для изготовления супермагнитов, генерирующих магнитные поля до 10 тесла. Для более сильных магнитных полей используются более эффективные, но более дорогие и менее простые в изготовлении сверхпроводники, такие как ниобий-олово, обычно используются.

Часть мировой экономической активности, для которой сверхпроводимость необходима, составила в 2014 году около пяти миллиардов евро.[4] На системы МРТ (магнитно-резонансной томографии), в большинстве из которых используется ниобий-титан, приходится около 80% от общего количества.

Известные применения

Сверхпроводящие магниты

А пузырьковая камера в Аргоннская национальная лаборатория Имеет Nb-Ti магнит диаметром 4,8 метра, создающий магнитное поле 1,8 тесла.[5]

Около 1000 магнитов NbTi SC было использовано в основном кольце длиной 4 мили. Теватрон ускоритель на Фермилаб.[6] Магниты были намотаны 50 тоннами медных кабелей, содержащих 17 тонн нитей NbTi.[7] Они работают при 4,5 К, генерируя поля до 4,5 тесла.

1999 год: Релятивистский коллайдер тяжелых ионов использует 1,740 NbTi SC магнитов 3,45 тесла для изгиба лучей в своем двойном накопительном кольце длиной 3,8 км.[8]

в Большой адронный коллайдер ускоритель частиц магниты (содержащие 1200 тонн кабеля NbTi[9] из них 470 тонн Nb-Ti[10] и остальная медь) охлаждаются до 1,9 К, чтобы обеспечить безопасную работу на полях до 8,3 Т.

Проволоки Nb-Ti выходят из дипольного магнита LHC.

Катушки из ниобий-титанового сверхпроводящего магнита (охлаждаемые жидким гелием) были созданы для использования в Альфа-магнитный спектрометр миссия, которая будет выполняться на Международная космическая станция. Позже их заменили несверхпроводящие магниты.

Экспериментальный термоядерный реактор ИТЭР использует ниобий-титан для своих катушек полоидального поля. В 2008 году испытательная катушка достигла стабильной работы при 52 кА и 6,4 Тл.[11]

В Вендельштейн 7-X В стеллараторе в качестве магнитов используется NbTi, охлаждаемый до 4 К, чтобы создать поле 3 тесла.

Галерея

  • Сечение преформы сверхпроводящего кабеля.jpg
  • Сечение преформ сверхпроводящего кабеля 2.jpg
  • Сечение преформ сверхпроводящего кабеля 3.jpg

Смотрите также

дальнейшее чтение

Рекомендации

  1. ^ Charifoulline, Z. (май 2006 г.). «Измерения отношения остаточного сопротивления (RRR) сверхпроводящих жил кабеля из NbTi на LHC». IEEE Transactions по прикладной сверхпроводимости. 16 (2): 1188–1191. Bibcode:2006ITAS ... 16.1188C. Дои:10.1109 / TASC.2006.873322.
  2. ^ T. G. Berlincourt и R.R. Hake (1962). «Исследования сверхпроводящих сплавов переходных металлов в импульсном магнитном поле при высоких и низких плотностях тока». Бык. Являюсь. Phys. Soc. 2 (7): 408.
  3. ^ T. G. Berlincourt (1987). «Появление NbTi как супермагнитного материала». Криогеника. 27 (6): 283. Bibcode:1987 Крио ... 27..283B. Дои:10.1016/0011-2275(87)90057-9.
  4. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2014-08-11. Получено 2015-05-17.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  5. ^ «Сверхпроводящие магниты». Гиперфизика. Получено 4 января 2019.
  6. ^ Р. Сканлан (май 1986 г.). «Обзор высокополевого сверхпроводящего материала для ускорительных магнитов» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-08-30. Получено 2011-08-30.
  7. ^ Роберт Р. Уилсон (1978). "Тэватрон" (PDF). Фермилаб. Получено 4 января 2019.
  8. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2011-06-07. Получено 2009-12-07.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  9. ^ Лучио Росси (22 февраля 2010 г.). «Сверхпроводимость: ее роль, успехи и неудачи на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе». Наука и технологии сверхпроводников. 23 (3): 034001. Bibcode:2010SuScT..23c4001R. Дои:10.1088/0953-2048/23/3/034001.
  10. ^ Состояние массового производства сверхпроводящего кабеля для LHC 2002
  11. ^ «Вехи в истории проекта ИТЭР». iter.org. 2011. Получено 31 марта 2011. Испытательная катушка стабильно работает при 52 кА и 6,4 Тл.