應(yīng)用分享 | 三維X射線顯微鏡在第二代高溫超導(dǎo)體失效分析研究中的應(yīng)用

超導(dǎo)材料具有在一定低溫下具有電阻為零、抗磁性和量子隧穿效應(yīng)的特性，其種類包括低溫超導(dǎo)材料和高溫超導(dǎo)材料。低溫超導(dǎo)材料發(fā)現(xiàn)較早并已開始廣泛應(yīng)用，不過其需要在液氦中工作，而高溫超導(dǎo)材料則可以在液氮中工作，因?yàn)橐汉べY源稀缺且價(jià)格昂貴，而相比之下，液氮價(jià)格更低，因此，高溫超導(dǎo)材料可以很大的降低使用成本，更有市場潛力。

圖 1

從圖1的圖像結(jié)果中，我們很清楚地看到超導(dǎo)導(dǎo)線整個組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，超導(dǎo)體線固定在G10支架上并整體彎曲成15mm直徑。整個組件在4.2K和高達(dá)30T的NHMFL下進(jìn)行了測試，樣品經(jīng)受了2500A的電流直到失效。故障點(diǎn)在圖1的整體視圖中清晰可見。

而從以上切片圖結(jié)果中我們也可以看到中間部分銅芯明顯的塑性形變，超導(dǎo)帶材的開裂、變平以及其中焊料的分布變化。而引起這一系列變化的原因就是由于組件超導(dǎo)性能的局部損失導(dǎo)致超過2500A的電流分流到銅芯和金屬部分，從而導(dǎo)致其在過度受熱后的軟化。而在這樣的高溫下，產(chǎn)生的洛倫茲力則高到足以使結(jié)構(gòu)發(fā)生塑性形變。

而在圖2的三維圖像中，清楚地向我們展示了導(dǎo)線失效區(qū)域和其更前端的形貌，其中，前端雖然在銅芯處并未發(fā)生明顯形變，但是在外層帶材由于洛倫茲力的影響而出現(xiàn)了明顯的解繞和更大程度的彎曲，從而對組件整體造成了持續(xù)的損壞。顯然，從失效區(qū)域傳遞來的熱量軟化了這一區(qū)域的焊料，從而使超導(dǎo)體線材出現(xiàn)了移動和形變。