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摘要

为提高RE-Ba-Cu-O涂层导体在强磁场下的超导载流能力, 本文采用离子辐照的方式拟在RE-Ba-Cu-O涂层导体产生缺陷以引入磁通钉扎中心. 实验利用320 kV高电荷态离子综合研究平台对RE-Ba-Cu-O第二代高温超导带材进行H ⁺离子辐照, 进一步采用多普勒展宽慢正电子束分析及拉曼光谱技术研究了剂量在5.0×10 ¹⁴—1.0×10 ¹⁶ions/cm ²范围内H ⁺离子辐照后RE-Ba-Cu-O带材的微观结构的变化规律. 研究结果表明, 随H ⁺离子辐照剂量增大, Y _0.5Gd _0.5Ba ₂Cu ₃O _7–δ超导层中产生了包括空位或空位团簇型等类型缺陷, 缺陷增多, 缺陷类型复杂性增加; 涂层中氧原子发生重排, Cu-O面间距增加, 涂层正交相结构被破坏. 此类离子辐照产生的缺陷为磁通钉扎中心的引入奠定基础.

关键词:

Abstract

In order to further improve the superconducting current carrying capacity of RE-Ba-Cu-O coated conductor under the action of strong magnetic field, ion irradiation is used to generate the pinning centers of introduced magnetic flux in the RE-Ba-Cu-O coated conductor. In this work, the H ⁺-ion irradiation of second-generation high-temperature superconductor RE-Ba-Cu-O strip is carried out by using the 320 kV high charge state ion synthesis research platform. Doppler broadened slow positron beam analysis combined with Raman spectroscopy is used to measure the change of microstructure in Y _0.5Gd _0.5Ba ₂Cu ₃O _7–δ(YBCO) sample irradiated by H ⁺ions in a range of 5.0 × 10 ¹⁴–1.0 × 10 ¹⁶ions/cm ². The positron annihilation parameters in YBCO before and after irradiation are analyzed. It is found that after 100 keV H ⁺ion irradiation, a large number of defects including vacancies, vacancy groups or dislocation groups are produced in the superconducting layer. The larger the irradiation dose, the more the produced vacancy type defects are and the more complex the defect types, and the annihilation mechanism of positrons in the defects changes. Raman spectroscopy results show that with the increase of H ⁺ion irradiation dose, the oxygen atoms in the coating rearrange, the plane spacing increases, the orthogonal phase structure of the coating is destroyed, and the degree of order decreases. The defects produced by such an ion irradiation lay a foundation for the introduction of flux pinning centers. Further research can be carried out in combination with X-ray diffractometer, transmission electron microscope, superconductivity and other testing methods to provide theoretical and practical reference for the optimization of material properties.

Keywords:

second-generation high temperature superconductivity/
ion irradiation/
positron annihilation/
holes

作者及机构信息

通信作者:金凡亚,183858293@qq.com

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 52173041, 11875039)和西物创新行动计划(批准号: 202102XWCXYD001)资助的课题

Authors and contacts

Corresponding author:Jin Fan-Ya,183858293@qq.com

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 52173041, 11875039) and the Innovation Program of South Western Institute of Physics of Nuclear Industry, China (Grant No. 202102XWCXYD001).

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