补充资料：磁通钉扎理论

磁通钉扎理论
theory of flux pinning

C J tongd旧gzhal一Iun磁通钉扎理论(theory of flux pinning)非理想第l类超导体中的缺陷对于磁通线的钉扎作用及其对超导体性能影响的有关理论。非理想第l类超导体中的磁通捕获和磁滞现象以及其磁通线呈不均匀分布均表明，磁通线除了受到洛仑兹力几作用外，还受到来自存在于超导体中的缺陷的作用力，称之为钉扎力，缺陷称之为钉扎中心。钉扎力起源于磁通线位于超导相和缺陷处具有不同的能量，磁通线挣脱钉扎中心需要外界提供能量。钉扎力单个钉扎中心和一根磁通线的相互作用力称为微观力/，微观力可表现为吸引力，也可以表现为排斥力，决定于钉扎中心的性质。对于一个在磁通线芯子处的小的异相正常粒子、其体积为V，用G一L理论计算求得其最大元钉扎力尹p约为: 尹p下叫烤麟罕}佘{“’{卜分卜 2V2尹0几\“亡2/\“cZ/式中H·为外加场强;HCZ为上临界场;脚为真空磁导率;价。为磁通量子体为G一L参量。微观上一大的体积元△V内的作用力的统计平均值为宏观力，可分为线钉扎力几—每单位长度磁通线所受到的钉扎力，和体钉扎力Fp—单位体积中磁通线所受到的钉扎力。由矢量线性叠加，有 、(r，一菩。，，./n(r)△。 Fp(r)=、(r)几(r)式中△V为求和体积元，其中心位于州af‘:为作用在第i根磁通线上的钉扎力，等于每个钉扎中心作用在这根磁通线上的钉扎力f‘的矢量和;n(r)为磁通线密度。理论计算结果表明: 九 CCf‘苦这一结果说明:不论微观力f’，为吸引力还是排斥力，宏观力几均表现为吸引力，即钉扎中心对磁通线有钉扎作用。 钉扎中心和钉扎机制在常规(低温)超导体中，由于其相干长度较大，充当磁通钉扎中心的缺陷有位错、界面和沉淀相粒子。其相应的钉扎力形成机制有凝聚能机制(如非共格沉淀粒子)、内应力场机制(如位错)以及镜像力机制(如表面、界面和晶粒间界)。对于共格脱溶相而言，内应力场机制和凝聚能机制均有贡献。在高温氧化物超导体中，由于其相干长度较短，大尺寸的缺陷已不能成为钉扎中心。 比恩(Bean)模型和临界态利用磁通钉扎概念，为了解释宏观磁化现象，比恩于1964年提出磁通线向超导体内渗透过程的模型，称为比恩模型:随着外磁场H。的增加，在穿透层中不断地形成磁通线一在洛仑兹力作用下，磁通线向超导体内运动一磁通线受到钉扎中心的阻挡以及越过钉扎中心进一步向超导体内部渗透，直至达到下列条件时磁通线分布不再随时间变化。这些条件是:(l)在超导体内，各处的钉扎力和洛仑兹力相等，即Fp(r)一Fl(:)。(2)在紧邻穿透层的区域内，召(o)二刀r(H。)。

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