Img00129

133

Nadprzewodniki II rodzaju

2.87.    Materiały nadprzewodzące, którymi dysponowali pierwsi badacze nadprzewodnictwa, charakteryzowały się małymi wartościami indukcji pola krytycznego, rzędu kilkuset gaussów (por. rys. 2.85-1). Były to czyste metale, jak: ołów, rtęć, cyna, aluminium. W latach 30-tych zauważono, że stopy pewnych metali (np. ołów z bizmutem) lub też pewne związki międzymetaliczne wykazują własności nadprzewodzące o znacznie korzystniejszych parametrach krytycznych. Nazwano je nadprzewodnikami „twardymi” lub nadprzewodnikami II rodzaju w odróżnieniu od nadprzewodników „miękkich” (lub I rodzaju), jak nazwano pierwszą grupę nadprzewodników. Z czystych metali, z uwagi na mechanizm występujących w nich zjawisk fizycznych, Nb, V i Tc zalicza się również do nadprzewodników II rodzaju.

2.88.    Zasadnicza różnica między nadprzewodnikami I i II rodzaju polega na różnym mechanizmie przewodzenia prądu i zachowaniu się w stosunku do zewnętrznego pola magnetycznego.

W nadprzewodniku I rodzaju, o własnościach zbliżonych do „idealnego” nadprzewodnika, prąd płynie jedynie w bardzo cienkiej warstwie na powierzchni nadprzewodnika, o grubości rzędu 10"⁶cm (tzw. głębokość wnikania). Na tę samą głębokość wniknąć może pole magnetyczne o indukcji mniejszej od wartości krytycznej. Przy przekroczeniu tej wartości pole przenika całą objętość materiału, przy tym jego własności nadprzewodzące znikają.

W nadprzewodniku II rodzaju pole wnika w materiał na głębokość zależną od wartości indukcji pola.

Dla bardzo cienkich warstw nadprzewodnika I rodzaju indukcja pola krytycznego wzrasta, gdy grubość warstwy staje się mniejsza od pewnej wartości krytycznej. Tak więc bardzo cienka warstwa charakteryzuje się większą wartością indukcji pola krytycznego niż lity kawałek nadprzewodnika I rodzaju. Efektem tym tłumaczy się duże wartości krytyczne indukcji magnetycznej i gęstości prądu nadprzewodnika II rodzaju. Istnieją w nim bardzo cienkie włókna o własnościach nadprzewodzących, otoczone materiałem nienadprzewodzącym. Objętość włókien stanowi jedynie niewielką część objętości całego materiału. Dzięki temu pole magnetyczne wnika głębiej i indukcja krytyczna jest znacznie większa niż w nadprzewodniku I rodzaju. Tworzenie się włókien związane jest z przesunięciami w strukturze krystalicznej materiału. Gdy siatka krystaliczna jest deformowana, liczba włókien nadprzewodzących wzrasta. Charakterystyczne jest przy tym to, że pole krytyczne pozostaje w zasadzie stałe dla danego materiału, natomiast gęstość prądu krytycznego nie jest stałą materiałową, gdyż zależy bardzo silnie od defektów w strukturze próbki, a więc od sposobu jej obróbki termicznej i mechanicznej.

Materiały nadprzewodzące

2.89.    Dobry materiał nadprzewodzący powinien spełniać cztery wymagania — charakteryzować się:

P- możliwie wysoką temperaturą krytyczną, i"- możliwie dużym polem krytycznym,