Przeprowadzono analizę dwóch mechanizmów wnikania pola magnetycznego w głąb wysokotemperaturowych nadprzewodników talowych i bizmutowych oraz pomiarów prądów krytycznych w tych nadprzewodnikach. Pierwszy mechanizm, charakterystyczny dla stanu Meissnera, występuje w słabych polach i niskich temperaturach. Pole wnika do próbki jedynie na niewielką głębokość, tzw. głębokość wnikania λ, zdefiniowaną w modelu Londonów. Przedstawiono dwie metody wyznaczania λ bazujące na pomiarach składowej dyspersyjnej podatności i jej temperaturowej zależności. Stwierdzono, że ta zależność odzwierciedla znaną z modelu dwu-cieczowego zarówno dla próbek litych jak i dla ziaren. Wyznaczone wartości λ w próbkach litych (od kilku do kilkunastu μm) były co najmniej jeden rząd wielkości większe od głębokości wnikania do ziaren próbki bizmutowej.
Drugi mechanizm wnikania pola występuje w nadprzewodniku w stanie mieszanym i odbywa się poprzez ruch worteksów. W ramach modelu Beana z pomiarów podatności dynamicznej wyznaczono gęstości prądów krytycznych między-ziarnowych jcj dla próbek litych oraz taśm nadprzewodzących. Z pomiarów
transportowych wyznaczono prądy krytyczne w warstwach nadprzewodzących. Przeprowadzono także analizę wpływu grubości próbek na przebiegi podatności oraz na wartości prądów krytycznych. Opracowano metodę wyznaczania jcj w próbkach
anizotropowych poprzez odpowiednie ścienianie próbek w różnych kierunkach w stosunku do orientacji ziaren. Stwierdzono anizotropię prądów krytycznych oraz głębokości wnikania w kierunkach prostopadłych i równoległych do osi c. Opracowano także metodę wyznaczenia temperaturowej zależności jcj w pełnym
zakresie temperatury poprzez pomiar podatności pierścienia wykonanego z nadprzewodnika talowego. Otrzymane wyniki dobrze odzwierciedlają zależność potęgową znaną jako model silnego sprzężenia Ginzburga-Landaua.
Magnetic field penetration and critical currents of thallium- and bismuth- based superconductors
Magnetic field penetration analysis and critical current measurements for thallium- and bismuth based high temperature superconductors were carried out. The first mechanism of the magnetic field penetration, characteristic for the Meissner state, was observed for low magnetic fields and at low temperatures. Magnetic field penetrates into the sample only for a small depth below the sample surface, called as the penetration depth λ. Two methods of λ determination were elaborated from the dispersive component of the complex susceptibility measurements. Its temperature dependence reflects the temperature dependence of λ known from the two-fluid model for both the bulk sample and the separate grains. The values of λ for the bulk samples (several μm) were about one magnitude higher in comparison to the λ determined for the bismuth superconductor. The second mechanism of the field penetration via the vortex lines motion was characteristic for the superconductors in the mixed state. From the a.c. susceptibility measurements, the critical current densities jcj were
determined within the critical state Bean model for the bulk samples as well as for the superconducting tapes. The jcj values for the superconducting films were measured
using the transport current method. The detailed analysis of the influence of the sample thickness on the susceptibility and on the calculated values of jcj were also carried out.
The original method of determination of the anisotropic critical currents in the samples with the oriented grains was elaborated. It was based on the special preparation of the bulk samples by their cutting and thinning in the direction parallel or perpendicular to the c - axis. The anisotropy of critical currents and of the penetration depth were observed. The temperature dependence of jcj in the wide range of temperatures was
determined from the a.c. susceptibility measurements of the specially prepared superconducting ring of the thallium superconductor. It was observed that the jcj (T)
dependence reflects the power-law dependence derived from the strong coupling Ginzburg-Landau model.
