Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1991/A19910228Elc006.shtml

Эксперименты со сверхпроводниками в невесомости

Электрические свойства материалов, обладающих высокотемпературной сверхпроводимостью (ВТС), зависят от их микроструктуры, т.е. от размеров и формы их кристаллов и от межкристаллических связей. Один из факторов, влияющих на данную микроструктуру,— это наличие или отсутствие силы тяжести в то время, когда проходит процесс формирования ВТС-материала.

Чтобы исследовать влияние невесомости на процесс получения ВТС-материалов, научные сотрудники фирмы Space Industries International Inc. (Хьюстон, шт.Техас) и Лос-Аламосской национальной лаборатории (Лос-Аламос, шт.Нью-Мексико) используют печь с компьютерным управлением, которая устанавливается на борту принадлежащего НАСА самолета KC-135, выполняющего полет по параболической траектории. Печь расплавляет исследуемый материал, который затем затвердевает, когда самолет примерно в течение 20 с находится в состоянии, близком к невесомости.

По словам Дональда Петти, исследователя из Лос-Аламосской лаборатории, недавно открытый класс ВТС-материалов — это поликристаллические керамики. Поскольку поликристаллические материалы содержат кристаллы различной плотности, сила тяжести влияет на формирование микроструктуры этих материалов. Петти отмечает, что, если материал такого типа переходит в твердое состояние в условиях действия силы тяжести, кристаллы распределяются согласно их плотности.

Условия же невесомости могут позволить получать композитные материалы такого типа, как смеси ВТС-керамик с серебром. В невесомости такой материал можно довести до полного расплавления и после затвердевания он будет содержать тонкодисперсное распределение серебра по кристаллической структуре ВТС-материала.

В данном проекте используется печь зонной плавки для листовых образцов, разработанная фирмой Space Industries. В ней размещаются четыре подвижные кварцевые галогенные лампы, тепло которых фокусируется на образец размером до 63,5*102*2,5 мм.

В типичном режиме образец подвергается предварительному нагреву, когда модифицированный самолет KC-135 набирает высоту с ускорением 2g. В этой фазе нагреватели движутся вдоль образца, повышая его температуру почти до точки плавления. Когда же нос самолета поворачивается к земле и возникают условия, близкие к невесомости, нагреватели сдвигаются друг к другу, удваивая количество тепла, выделяемого в центре образца, и заставляя его плавиться. Затем нагреватели медленно раздвигаются, так чтобы зона расплава распространилась на всю длину образца.

Как только сфокусированная энергия перестает подаваться, материал начинает затвердевать. Затвердевание происходит в зоне между двумя разделенными участками расплава, которая называется плавающей. Примерно за пять секунд до выхода из состояния невесомости лампы выключаются, чтобы образец полностью затвердел.

Весь процесс управляется промышленным компьютером Macintosh IIx, который работает по программе LabView2 фирмы National Instruments Corp. Компьютер посылает сигналы на программно-управляемую систему шаговых двигателей, регулирующих положение нагревателей, а также на тиристорный регулятор мощности нагревателей.

Главным разработчиком прикладной программы LabView2 был Пол Браннон, менеджер по информатике в фирме Space Industries. Чтобы системой было удобно пользоваться в полете, Браннон сконструировал графическую переднюю панель с сенсорным экраном. Благодаря крупным «кнопкам» на «приборной» панели облегчается управление работой печи во время маневров самолета.

Чтобы помочь исследователям в анализе результатов экспериментов, Браннон дополнил систему серийной телекамерой и кассетным видеомагнитофоном. В процессе работы печи изображение с камеры воспроизводится на экране дисплея LabView2 наряду с многочисленными параметрами режимов обработки и клавишами управления [ED, 1991, No.4, р.32].

Джон Новеллино

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 64, No.03 (856), 1991г - пер. с англ. М.: Мир, 1991, стр.9

Electronics Design Vol.39 No.01 January 10, 1991 A Penton Publication

Electronics Design Vol.39 No.03 February 14, 1991 A Penton Publication

Раздел: ОБОЗРЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

Тема:     Сверхпроводимость





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1991/A19910228Elc006.shtml