Влияние облучения протонами на критические параметры ВТСП композитов

Высокотемпературные сверхпроводящие (ВТСП) композитные ленты второго поколения – перспективные материалы для разработки источников высоких магнитных полей, в том числе для ускорителей и токамаков, где сверхпроводники могут подвергаться длительному воздействию радиационного излучения. Такое воздействие приводит к появлению дефектов в сверхпроводниках, наличие которых может приводить как к снижению токонесущей способности ВТСП вследствие деградации сверхпроводящего слоя, так и к увеличению, вследствие образования дополнительных центров пиннинга для вихрей магнитного поля. В данной работе было проведено моделирование процессов дефектообразования при облучении протонами с энергией Е = 6–20 МэВ как одиночной ленты, так и стопки из 10 ВТСП лент. Полученные результаты были проверены экспериментально при облучении стопки из 10 ВТСП лент протонами с энергией E = 6 МэВ и флюенсом до 5 ⋅ 10¹⁵ см^–2. Для экспериментальных исследований использовалась промышленная ВТСП лента SuperOx с двусторонним медным покрытием толщиной 20 мкм. Показано, что для облучения протонами с энергией E = 6 МэВ, излучение практически не проходит сквозь одиночную ленту, что подтверждается тем фактом, что критический ток сверхпроводника падает только в первом слое стопки ВТСП-лент, а величина критической температуры для этого слоя отличается менее чем на 0.5% по сравнению с необлучённой лентой. Сделан вывод, что в реальных системах ВТСП-ленты могут быть легко защищены от излучения с энергией Е = 6 МэВ, но при увеличении энергии требуется более сложная конструкция защиты.

1. Colucci S.L., Weinstock H., Suenaga M. // J. Appl. Phys. 1977. V. 48 (2). P. 837–838.

2. Fähnle M., Kronmüller H. // J. Nucl. Mater. 1978. V. 72 (1–2). P. 249–255.

3. Trappeniers L. et al. // Phys. C (Amsterdam, Neth.). 1999. V. 313 (1–2). P. 1–10.

4. Paulius L. et al. // Phys. Rev. B. 1997. V. 56 (2). P. 913–924.

5. Rudnev I. et al. // IEEE Trans. Appl. Supercond. 2022. V. 32 (4). P. 1–5.

6. Civale L. et al. // Phys. Rev. Lett. 1991. V. 67 (5). P. 648–651.

7. Kirk M.A., Yan Y. // Micron. 1999. V. 30 (5). P. 507–526.

8. Jia Y. et al. // Appl. Phys. Lett. 2013. V. 103 (12). P. 122601.

9. Haberkorn N. et al. // Supercond. Sci. Technol. 2015. V. 28 (12). P. 125007.

10. Choi W.J. et al. // Sci. Rep. 2020. V. 10 (1). P. 1–12.

11. Rudnev I.A., Odintsov D.S., Kashurnikov V.A. // Phys. Lett. A. 2008. V. 372 (21). P. 3934–3936.

12. Rudnev I.A., Odintsov D.S., Kashurnikov V.A. // Bull. Rus. Acad. Sci.: Phys. 2007. V. 71 (8). P. 1086–1088.

13. Елесин В.Ф., Руднев И.А. // Сверхпроводимость: физика, химия, техника. 1991. Т. 4 (11). С. 2055–2071.

14. Елесин В.Ф., Есин И.А., Руднев И.А. // Сверхпроводимость: физика, химия, техника. 1993. Т. 6 (4). С. 807–822.