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The magnetic suspension of a high T$_<$TEX>c/ BipbSrCaCuO superconductor beneath toroial Permanent magnet was examined by means of an improved magneto-balancing method at 77K. Both the experimental values of the suspending position and the force exerted upon the superconducting specimen were in...

The magnetic suspension of a high T$_<$TEX>c/ BipbSrCaCuO superconductor beneath toroial Permanent magnet was examined by means of an improved magneto-balancing method at 77K. Both the experimental values of the suspending position and the force exerted upon the superconducting specimen were in good agreement with those calculated from the magnetization curve of the specimen and the magnetic field map of the used permanent magnet.

The magnetic suspension of a high T$_<$TEX>c/ BipbSrCaCuO superconductor beneath toroial Permanent magnet was examined by means of an improved magneto-balancing method at 77K. Both the experimental values of the suspending position and the force exerted upon the superconducting specimen were in good agreement with those calculated from the magnetization curve of the specimen and the magnetic field map of the used permanent magnet.

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• BiPbSrCaCuO 계 초전도체에에 pinning center를 도입하는 것을 목적으로 초전도체에 산화은 (Ag2。) 을 첨가하였다. 산화은은 초전도체와 반응 하지 않으며 초전도체에 첨가되어도 시료의 초전도 특성이 저하되지 않는 물질로 여겨지고 있으 므로[8], 본 연구의 목적인 pinnning center의 도입에 있어서 적합한 재료로 생각된다.
• 다음으로 본 연구에서 관측한 자기 부양 효과의 발생 메커니즘을 고찰한다. toroidal 자석의 중심부 분에서 측정한 자속 밀도로부터 추정되는 자력선 분포를 모식적으로 나타내면 그림 1(a)가 된다.
• Peter에 의하여 발견되었으몌2], 이 현상은 덩어리형 산화물 초전도체를 응용하기 위한 연구로 가장 쉽게 응용할 수 있는 분야인 자기 베어 링과 플라이휠 에너지 저장장치와 같은 초전도체의 자기력을 응용한 분야에 있어서 중요한 현상으로 인식되고 있다. 본 연구에서는 toroidal형 영 구자석에서 발생하는 BiPbSrCaCuO계 초전도체 에서 pinning center의 필요성을 명확하게 조사하는 것을 연구의 목적으로 한다.
• 따라서 본 연구에서는 산화은(Ag2。)을 첨가한 소결체를 시료로 하였다. 이 시료와 산화은을 첨가하지 않은 초전도체에서 나타나는 자기 부양 효과를 비교하여 본 연구의 목적인 자기 부양 효과의 발생에 있어서 pinning center의 필요성을 검토하였다.

제안 방법

• BiPbSrCaCuO 계 초전도도 소결체에 산화은을 첨가하여 자기 부양 효과를 나타나는 시료의 제작 조건을 조사하였다. 2%의 산화은이 첨가된 시편에서 자기 부양 효과가 가장 효과적으로 관측되었다.
• 1T이다. 다음으로 자기 부양 효과의 메커니즘을 규명하기 위하여 자기 부양 효과의 발생과 밀접하게 관계하고 있는 것으로 사료되는 toroidal 자석과 초전도체 사이에 작용하는 자기 반발력과 흡인력의 관계를 조사하였다.
• 산화은은 초전도체와 반응 하지 않으며 초전도체에 첨가되어도 시료의 초전도 특성이 저하되지 않는 물질로 여겨지고 있으 므로[8], 본 연구의 목적인 pinnning center의 도입에 있어서 적합한 재료로 생각된다. 따라서 본 연구에서는 산화은(Ag2。)을 첨가한 소결체를 시료로 하였다. 이 시료와 산화은을 첨가하지 않은 초전도체에서 나타나는 자기 부양 효과를 비교하여 본 연구의 목적인 자기 부양 효과의 발생에 있어서 pinning center의 필요성을 검토하였다.
• 또한 산화은을 첨가하지 않는 BiPbSrCaCuO 계 초전도체와와 산화은을 첨가한 시료를 이용하여 자 기부양 효과를 측정하여 pinning cenetr의 필요성을 검토하였다. 산화은을 첨가하지 않는 BiPbSr- CaCuO계 초전도체의 경우 자기 부양 효과는 액체질소 온도에서는 발생하지 않았다.

대상 데이터

• 그러나 ring 형태를 취하고 있지 않는 원추형 자석에 서는 자기부양 효과가 관측되지 않았다. 본 연구에서 사용하고있는 자석은 ring 형태의 toroidal자 석이며 자석의 재질은 Nd-Fe-B이고, 자석의 세 기는 0.1T이다. 다음으로 자기 부양 효과의 메커니즘을 규명하기 위하여 자기 부양 효과의 발생과 밀접하게 관계하고 있는 것으로 사료되는 toroidal 자석과 초전도체 사이에 작용하는 자기 반발력과 흡인력의 관계를 조사하였다.
• 시편은 99.9% 순도의 Bi2O₃, PbO, SrCO₃와 CuO 분말을 혼합과 하 소의 공정을 포함하는 고 상 반웅법으로 제조하였다. 저울에서 정량 한 분 말을 알루미나 막자사발에서 균일하게 혼합하였다.
• 저울에서 정량 한 분 말을 알루미나 막자사발에서 균일하게 혼합하였다. 재료의 조성은 고온 초전 도상을 생성하기 용이 한 것으로 알려진 Bi : Pb : Sr : Ca : Cu = 1.84 : 0.34 : 1.92 : 2.03 : 3.06을 선택하였다. 혼합된 분말은 840℃에서 24시간 하소하였다.

성능/효과

• BiPbSrCaCuO 계 초전도도 소결체에 산화은을 첨가하여 자기 부양 효과를 나타나는 시료의 제작 조건을 조사하였다. 2%의 산화은이 첨가된 시편에서 자기 부양 효과가 가장 효과적으로 관측되었다. toroidal 자석에서 관측되는 자기 부양 효과는 자석의 중심 부분에서만 발생하며, 자석의 ring 부분에서는 관측되지 않았다.
• 한편 -의 기울기 영역에서는 아래 방향(초전도체를 아래로 밀어 내리는 방향)의 힘이 작용하게 된다. 결과적으로 자석 하부로부터 3mm의 자속 밀도가 0이 되는 부분에 초전도체가 위치하여 자석에 매달리는 자기 부양 효과가 나타나게 된다.
• 본 연구에서 제작한 BiPbSrCaCuO계 초전도시 료에서는 자기부양 효과가 관측되었다. 이 현상은 초전도체가 반 자성효과에 의하여 자석 상부에 자기 부상하는 현상과 자기 부양 효과에 의해서 BiPbSrCaCu。계 시료가 toroidal 영구자석의 하부에 매달리는 현상을 동시에 나타낸 것이다.
• 그러나 시료의 온도가 상승함에 따라(임계온도 이하) 자기 부 양 현상이 나타나게 된다. 이 결과가 본 연구에서 관측되는 자기 부양 효과에는 pinning center가 발생 메커니즘으로서 작용할 가능성을 시사하고 있다.
• toroidal 자석에서 관측되는 자기 부양 효과는 자석의 중심 부분에서만 발생하며, 자석의 ring 부분에서는 관측되지 않았다. 이 결과는 본 연구의 자기 부양 효과의 발생에는 자석의 형상 및 자속의 분포 형태와 밀접한 관련성이 있음을 의미한다. 자기 부양 효과에 관한 측정 결과로부터 자속 밀도가 극소가 되는 toroidal 자석의 하부로부터 3mm의 거리에 위치한 장소에 초전도체가 놓이게 되면 초전도체는 반 자성효과로 인하여 초 전도체의 상, 하로부터 작용하는 자기력을 받게 된다.

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