மெய்ஸ்னர் விளைவு மற்றும் அதன் பயன்பாடு

மீஸ்னர் விளைவு அல்லது மீஸ்னர்-ஆக்ஸன்ஃபெல்ட் விளைவு என்பது சூப்பர் கண்டக்டிங் நிலைக்கு மாற்றும் போது சூப்பர் கண்டக்டரின் பெரும்பகுதியிலிருந்து ஒரு காந்தப்புலத்தை இடமாற்றம் செய்வதைக் கொண்டுள்ளது. இந்த நிகழ்வு 1933 இல் ஜெர்மன் இயற்பியலாளர்கள் வால்டர் மெய்ஸ்னர் மற்றும் ராபர்ட் ஆக்சன்ஃபெல்ட் ஆகியோரால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது, அவர்கள் தகரம் மற்றும் ஈயத்தின் சூப்பர் கண்டக்டிங் மாதிரிகளுக்கு வெளியே காந்தப்புலத்தின் பரவலை அளந்தனர்.

வால்டர் மெய்ஸ்னர்

சோதனையில், சூப்பர் கண்டக்டர்கள், பயன்படுத்தப்பட்ட காந்தப்புலத்தின் முன்னிலையில், கிட்டத்தட்ட அனைத்து மாதிரிகளின் உள் காந்தப்புலமும் மீட்டமைக்கப்படும் வரை அவற்றின் சூப்பர் கண்டக்டிங் மாற்றம் வெப்பநிலைக்குக் கீழே குளிரூட்டப்பட்டன. இதன் விளைவு விஞ்ஞானிகளால் மறைமுகமாக மட்டுமே கண்டறியப்பட்டது, ஏனெனில் சூப்பர் கண்டக்டரின் காந்தப் பாய்வு பாதுகாக்கப்படுகிறது: மாதிரியின் உள்ளே காந்தப்புலம் குறையும் போது, ​​வெளிப்புற காந்தப்புலம் அதிகரிக்கிறது.

எனவே, சூப்பர் கண்டக்டர்கள் சிறந்த கடத்திகள் மட்டுமல்ல, சூப்பர் கண்டக்டிங் மாநிலத்தின் தனித்துவமான வரையறுக்கும் பண்புகளையும் நிரூபிக்கின்றன என்பதை முதல் முறையாக சோதனை தெளிவாகக் காட்டியது.காந்தப்புலத்தை மாற்றும் திறன், சூப்பர் கண்டக்டரின் யூனிட் கலத்திற்குள் நடுநிலைப்படுத்துவதன் மூலம் உருவாகும் சமநிலையின் தன்மையால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

சிறிய அல்லது காந்தப்புலம் இல்லாத ஒரு சூப்பர் கண்டக்டர் மெய்ஸ்னர் மாநிலத்தில் இருப்பதாக கூறப்படுகிறது. ஆனால் பயன்படுத்தப்பட்ட காந்தப்புலம் மிகவும் வலுவாக இருக்கும்போது மெய்ஸ்னர் நிலை உடைகிறது.

இந்த மீறல் எவ்வாறு நிகழ்கிறது என்பதைப் பொறுத்து சூப்பர் கண்டக்டர்களை இரண்டு வகுப்புகளாகப் பிரிக்கலாம் என்பது இங்கே கவனிக்கத்தக்கது.முதல் வகை சூப்பர் கண்டக்டர்களில், பயன்படுத்தப்பட்ட காந்தப்புலத்தின் வலிமையானது முக்கியமான மதிப்பான Hc ஐ விட அதிகமாக இருக்கும்போது சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி திடீரென மீறப்படுகிறது.

மாதிரியின் வடிவவியலைப் பொறுத்து, காந்தப்புலம் இல்லாத சூப்பர் கண்டக்டிங் பொருளின் பகுதிகளுடன் கலந்த காந்தப்புலத்தைச் சுமந்து செல்லும் சாதாரணப் பொருட்களின் பகுதிகளின் நேர்த்தியான வடிவத்தைப் போலவே, ஒரு இடைநிலை நிலையைப் பெறலாம்.

வகை II சூப்பர் கண்டக்டர்களில், பயன்படுத்தப்பட்ட காந்தப்புல வலிமையை முதல் முக்கியமான மதிப்பு Hc1 க்கு அதிகரிப்பது ஒரு கலப்பு நிலைக்கு வழிவகுக்கிறது (சுழல் நிலை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது), இதில் மேலும் மேலும் காந்தப் பாய்வு பொருள் ஊடுருவுகிறது, ஆனால் மின்னோட்டத்திற்கு எதிர்ப்பு இல்லை. இந்த மின்னோட்டம் மிக அதிகமாக இல்லாவிட்டால்.

இரண்டாவது முக்கியமான வலிமை Hc2 இன் மதிப்பில் சூப்பர் கண்டக்டிங் நிலை அழிக்கப்படுகிறது. ஒரு சூப்பர்ஃப்ளூயிட் எலக்ட்ரான் திரவத்தில் உள்ள சுழல்களால் கலப்பு நிலை ஏற்படுகிறது, அவை சில நேரங்களில் ஃப்ளக்ஸான்கள் (ஃப்ளக்ஸ்-குவாண்டம் ஆஃப் மேக்னடிக் ஃப்ளக்ஸ்) என்று அழைக்கப்படுகின்றன, ஏனெனில் இந்த சுழல்களால் கடத்தப்படும் ஃப்ளக்ஸ் அளவிடப்படுகிறது.

நியோபியம் மற்றும் கார்பன் நானோகுழாய்கள் தவிர, தூய்மையான தனிம சூப்பர் கண்டக்டர்கள் முதல் வகையாகும், அதே சமயம் கிட்டத்தட்ட அனைத்து அசுத்தங்களும் சிக்கலான சூப்பர் கண்டக்டர்களும் இரண்டாவது வகையைச் சேர்ந்தவை.

நிகழ்வியல் ரீதியாக, மெய்ஸ்னர் விளைவு சகோதரர்கள் ஃபிரிட்ஸ் மற்றும் ஹெய்ன்ஸ் லண்டன் ஆகியோரால் விளக்கப்பட்டது, அவர்கள் ஒரு சூப்பர் கண்டக்டரின் மின்காந்த இலவச ஆற்றல் நிபந்தனையின் கீழ் குறைக்கப்படுவதைக் காட்டியது:

இந்த நிலை லண்டனின் சமன்பாடு என்று அழைக்கப்படுகிறது. ஒரு சூப்பர் கண்டக்டரில் உள்ள காந்தப்புலம் மேற்பரப்பில் உள்ள எந்த மதிப்பிலிருந்தும் அதிவேகமாக சிதைகிறது என்று அவர் கணித்தார்.

பலவீனமான காந்தப்புலம் பயன்படுத்தப்பட்டால், சூப்பர் கண்டக்டர் கிட்டத்தட்ட அனைத்து காந்தப் பாய்வுகளையும் இடமாற்றம் செய்கிறது. அதன் மேற்பரப்பிற்கு அருகில் மின்னோட்டங்கள் தோன்றுவதே இதற்குக் காரணமாகும்.மேற்பரப்பு மின்னோட்டங்களின் காந்தப்புலம், சூப்பர் கண்டக்டரின் தொகுதிக்குள் பயன்படுத்தப்பட்ட காந்தப்புலத்தை நடுநிலையாக்குகிறது. புலத்தின் இடப்பெயர்ச்சி அல்லது அடக்குதல் காலப்போக்கில் மாறாது என்பதால், இந்த விளைவை உருவாக்கும் நீரோட்டங்கள் (நேரடி நீரோட்டங்கள்) காலப்போக்கில் சிதைவதில்லை.

மாதிரியின் மேற்பரப்புக்கு அருகில், லண்டன் ஆழத்திற்குள், காந்தப்புலம் முற்றிலும் இல்லை. ஒவ்வொரு சூப்பர் கண்டக்டிங் பொருளுக்கும் அதன் சொந்த காந்த ஊடுருவல் ஆழம் உள்ளது.

எந்தவொரு சரியான கடத்தியும் பூஜ்ஜிய எதிர்ப்பில் சாதாரண மின்காந்த தூண்டலின் காரணமாக அதன் மேற்பரப்பு வழியாக செல்லும் காந்தப் பாய்வில் எந்த மாற்றத்தையும் தடுக்கும். ஆனால் மெய்ஸ்னர் விளைவு இந்த நிகழ்விலிருந்து வேறுபட்டது.

நிரந்தரமாகப் பயன்படுத்தப்படும் காந்தப்புலத்தின் முன்னிலையில் ஒரு வழக்கமான கடத்தி ஒரு சூப்பர் கண்டக்டிங் நிலைக்கு குளிர்விக்கப்படும்போது, ​​இந்த மாற்றத்தின் போது காந்தப் பாய்வு வெளியேற்றப்படுகிறது. இந்த விளைவை எல்லையற்ற கடத்துத்திறன் மூலம் விளக்க முடியாது.

ஏற்கனவே ஒரு சூப்பர் கண்டக்டிங் பொருளின் மீது ஒரு காந்தத்தை வைப்பது மற்றும் அதன் பின் நகர்த்துவது மெய்ஸ்னர் விளைவை வெளிப்படுத்தாது, அதேசமயம் ஆரம்பத்தில் நிலையான காந்தம் ஒரு முக்கியமான வெப்பநிலைக்கு குளிர்விக்கப்பட்ட சூப்பர் கண்டக்டரால் பின்வாங்கப்பட்டால் மீஸ்னர் விளைவு வெளிப்படும்.

மெய்ஸ்னர் மாநிலத்தில், சூப்பர் கண்டக்டர்கள் சரியான டயாமேக்னடிசம் அல்லது சூப்பர் டய காந்தத்தை வெளிப்படுத்துகின்றன. இதன் பொருள் மொத்த காந்தப்புலம் அவற்றின் உள்ளே பூஜ்ஜியத்திற்கு மிக அருகில் உள்ளது, மேற்பரப்பில் இருந்து உள்நோக்கி ஒரு பெரிய தொலைவில் உள்ளது. காந்த உணர்திறன் -1.

ஒரு பொருளின் தன்னிச்சையான காந்தமயமாக்கலின் உருவாக்கத்தால் டயமேக்னடிசம் வரையறுக்கப்படுகிறது, இது வெளிப்புறமாகப் பயன்படுத்தப்படும் காந்தப்புலத்தின் திசைக்கு நேர் எதிரானது.ஆனால் சூப்பர் கண்டக்டர்கள் மற்றும் சாதாரண பொருட்களில் டய காந்தத்தின் அடிப்படை தோற்றம் மிகவும் வேறுபட்டது.

சாதாரண பொருட்களில், வெளிப்புற காந்தப்புலம் பயன்படுத்தப்படும்போது அணுக்கருவைச் சுற்றி எலக்ட்ரான்களின் மின்காந்த தூண்டப்பட்ட சுற்றுப்பாதை சுழற்சியின் நேரடி விளைவாக காந்தவியல் ஏற்படுகிறது. சூப்பர் கண்டக்டர்களில், சரியான டயாமேக்னடிசத்தின் மாயையானது, பயன்படுத்தப்பட்ட புலத்திற்கு எதிராக பாயும் நிலையான கவச நீரோட்டங்களால் எழுகிறது (மெய்ஸ்னர் விளைவு தானே), சுற்றுப்பாதை சுழற்சியின் காரணமாக மட்டும் அல்ல.

மெய்ஸ்னர் விளைவின் கண்டுபிடிப்பு 1935 இல் ஃபிரிட்ஸ் மற்றும் ஹெய்ன்ஸ் லண்டன் ஆகியோரால் சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டியின் நிகழ்வுக் கோட்பாட்டிற்கு வழிவகுத்தது. இந்த கோட்பாடு எதிர்ப்பின் மறைவு மற்றும் மெய்ஸ்னர் விளைவு ஆகியவற்றை விளக்குகிறது. இது சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி பற்றிய முதல் தத்துவார்த்த கணிப்புகளைச் செய்ய எங்களுக்கு அனுமதித்தது.

இருப்பினும், இந்த கோட்பாடு சோதனை அவதானிப்புகளை மட்டுமே விளக்குகிறது, ஆனால் சூப்பர் கண்டக்டிங் பண்புகளின் மேக்ரோஸ்கோபிக் தோற்றத்தை அடையாளம் காண அனுமதிக்காது.இது பின்னர், 1957 இல், பார்டீன்-கூப்பர்-ஷ்ரைஃபர் கோட்பாட்டின் மூலம் வெற்றிகரமாக செய்யப்பட்டது, அதில் இருந்து ஊடுருவலின் ஆழம் மற்றும் மெய்ஸ்னர் விளைவு ஆகிய இரண்டும் பின்பற்றப்படுகின்றன. இருப்பினும், சில இயற்பியலாளர்கள் பார்டீன்-கூப்பர்-ஸ்க்ரீஃபர் கோட்பாடு மெய்ஸ்னர் விளைவை விளக்கவில்லை என்று வாதிடுகின்றனர்.

மெய்ஸ்னர் விளைவு பின்வரும் கொள்கையின்படி பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு சூப்பர் கண்டக்டிங் பொருளின் வெப்பநிலை ஒரு முக்கியமான மதிப்பைக் கடக்கும்போது, ​​அதைச் சுற்றியுள்ள காந்தப்புலம் திடீரென மாறுகிறது, இதன் விளைவாக அத்தகைய பொருளைச் சுற்றியுள்ள சுருளில் ஒரு EMF துடிப்பு உருவாகிறது. கட்டுப்பாட்டுச் சுருளின் மின்னோட்டம் மாறும்போது, ​​பொருளின் காந்த நிலையைக் கட்டுப்படுத்தலாம். சிறப்பு உணரிகளைப் பயன்படுத்தி தீவிர பலவீனமான காந்தப்புலங்களை அளவிட இந்த நிகழ்வு பயன்படுத்தப்படுகிறது.

கிரையோட்ரான் என்பது மெய்ஸ்னர் விளைவை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு மாறுதல் சாதனமாகும். கட்டமைப்பு ரீதியாக, இது இரண்டு சூப்பர் கண்டக்டர்களைக் கொண்டுள்ளது. ஒரு நியோபியம் சுருள் ஒரு டான்டலம் கம்பியைச் சுற்றி சுற்றப்படுகிறது, இதன் மூலம் ஒரு கட்டுப்பாட்டு மின்னோட்டம் பாய்கிறது.

கட்டுப்பாட்டு மின்னோட்டம் அதிகரிக்கும் போது, ​​காந்தப்புலத்தின் வலிமை அதிகரிக்கிறது மற்றும் டான்டலம் சூப்பர் கண்டக்டிங் நிலையில் இருந்து சாதாரண நிலைக்கு செல்கிறது.இந்நிலையில், டான்டலம் கம்பியின் கடத்துத்திறன் மற்றும் கட்டுப்பாட்டு சுற்றுகளில் இயங்கும் மின்னோட்டம் நேரியல் அல்லாததாக மாறுகிறது. முறை. கிரையோட்ரான்களின் அடிப்படையில், எடுத்துக்காட்டாக, கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வால்வுகள் உருவாக்கப்படுகின்றன.