ATS-M1040C宽带互感器驱动电流源在超导带材临界电流检测中的应用
【概述】
华中科技大学研究团队使用ATS-M1040C宽带互感器驱动电流源。
实验名称：ATS-M1040C宽带互感器驱动电流源在超导带材临界电流检测中的应用
研究方向：高温超导磁体及其电气应用
实验设备：ATS-M1040C宽带互感器驱动电流源等。
实验内容：高温超导带材的临界电流通常使用直流电源在稳态磁场下进行测量。然而，此类磁场通常限制在35T以下，而生成更高的稳态磁场需要耗费大量时间和资源。相比之下，脉冲场磁体能够缩短测试时间，并且磁场强度可超过50T。因此，我们开发了一种高频脉冲电流注入平台，用于在脉冲磁场下测量刻桥高温超导带材的临界电流。通过实验对比不同注入频率、不同磁场条件以及不同低温环境下对平台性能的影响，并通过在77K自场条件下与传统直流测量方法进行对比，进一步验证该平台的性能。
实验过程：
图：实验系统实物图
通过高斯计和混合信号示波器实时监测脉冲强磁场平顶目标值，利用同步外部触发输出口(AuxOut)高速触发任意函数信号发生器发出脉冲阶梯波。控制中心基于脉冲强磁场上升时间、脉冲强磁场平顶时间和对超导带材施加的电压范围提前确定脉冲频率方案，宽带互感器驱动电流源ATS-M1040C将脉冲阶梯波转成实时电流，并注入到超导带材夹具，高速七位半万用表(10uV-级精度)接收控制中心指令，进行带材电压和注入电流双信号同步采样，该平台在脉冲电流注入起始点与目标磁场平顶窗口起始点之间实现了同步时间补偿，相对传统脉冲电流检测方法，规避了多次实验造成的人力、物力损耗，降低了临界电流检测过程中造成的超导带材损坏风险。
实验结果：
图：实验结果
（1）在100ms,77K自场下，分别对80um,100um和200um三种微桥刻蚀高温超导带材，注入100Hz到2kHz频率的脉冲电流，对比临界电流拟合结果，可以得到脉冲电流注入频率几乎不影响临界电流测试结果，所提平台能够在时间尺度极短的脉冲磁场下，进行临界电流测试。
(2)以100um微桥刻蚀带材在77K环境温度为例，展示了磁场环境分别为0T和2.0T条件下，超导带材底噪的变化趋势对比情况，结论是在超导带材未失超前，磁场环境增加，电压底噪不受磁场变化影响，均在5uV以内，而带材失超后，电压底噪会随着磁场增加而放大到80uV，但该振铃并不影响临界电流测试结果。
(3)测试宽度分别为50μm、80μm、100μm和200μm的REBCO微桥带材在77K自场下的Ic特性（标记为案例1-4）。脉冲平台（脉冲频率为1kHz）与直流结果高度一致，最大偏差仅为3.7%。这验证了所提脉冲注入测试平台的准确与合理性，能够为后续脉冲强磁场下超导磁体的临界电流特性研究，提供可靠的测试平台。
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