REALISATION D'UNE CELLULE POUR LA MESURE DE L'IMPEDANCE DE SURFACE DES SUPRACONDUCTEURS A HAUTE TEMPERATURE CRITIQUE, EN FONCTION DE LA TEMPERATURE ET D'UN CHAMP MAGNETIQUE PDF Download
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LA BUT DE CE TRAVAIL EST DE REALISER UNE INSTRUMENTATION POUR LA CARACTERISATION DES COUCHES MINCES SUPRACONDUCTRICES EN MICROONDES. LES PARAMETRES CARACTERISTIQUES SOUVENT CONSIDERES, POUR LA CONCEPTION DE CIRCUITS ELECTRONIQUES, SONT L'IMPEDANCE DE SURFACE ET LA PROFONDEUR DE PENETRATION. LA METHODE UTILISEE EST BASEE SUR UN RESONATEUR ANNULAIRE EN STRUCTURE INVERSEE POUR LAQUELLE ON MESURE LE COEFFICIENT DE QUALITE ET LA FREQUENCE DE RESONANCE. GRACE A LA PROCEDURE EXPERIMENTALE DIFFERENTS TYPES DE COUCHES (GRAVEES OU NON) PEUVENT ETRE ETUDIEES. NOUS AVONS MODELISE LA STRUCTURE AVEC LE RESONATEUR EN TENANT COMPTE DES PARAMETRES POUVANT INFLUER SUR LES MESURES, PUIS NOUS AVONS CONSTRUIT UN BANC DE MESURE CONTENANT UNE CELLULE, POUR RECEVOIR LA STRUCTURE ANNULAIRE, UN SYSTEME DE REGULATION DE TEMPERATURE ET ENFIN UNE METHODE DE CALIBRAGE DES MESURES EN BASSE TEMPERATURE. L'ENSEMBLE DES OPERATIONS DU BANC DE MESURE EST AUTOMATISE A L'AIDE DE PROGRAMMES INFORMATIQUES. DES MESURES EN FONCTION DE LA TEMPERATURE ET DU CHAMP MAGNETIQUE ONT ETE EFFECTUEES ET LES RESULTATS OBTENUS SUR L'IMPEDANCE DE SURFACE ET LA PROFONDEUR DE PENETRATION ONT PERMIS DE VALIDER L'ENSEMBLE DES OPERATIONS DECRITES PRECEDEMMENT ET AINSI DE REPONDRE AUX OBJECTIFS DE L'INSTRUMENTATION.
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LA BUT DE CE TRAVAIL EST DE REALISER UNE INSTRUMENTATION POUR LA CARACTERISATION DES COUCHES MINCES SUPRACONDUCTRICES EN MICROONDES. LES PARAMETRES CARACTERISTIQUES SOUVENT CONSIDERES, POUR LA CONCEPTION DE CIRCUITS ELECTRONIQUES, SONT L'IMPEDANCE DE SURFACE ET LA PROFONDEUR DE PENETRATION. LA METHODE UTILISEE EST BASEE SUR UN RESONATEUR ANNULAIRE EN STRUCTURE INVERSEE POUR LAQUELLE ON MESURE LE COEFFICIENT DE QUALITE ET LA FREQUENCE DE RESONANCE. GRACE A LA PROCEDURE EXPERIMENTALE DIFFERENTS TYPES DE COUCHES (GRAVEES OU NON) PEUVENT ETRE ETUDIEES. NOUS AVONS MODELISE LA STRUCTURE AVEC LE RESONATEUR EN TENANT COMPTE DES PARAMETRES POUVANT INFLUER SUR LES MESURES, PUIS NOUS AVONS CONSTRUIT UN BANC DE MESURE CONTENANT UNE CELLULE, POUR RECEVOIR LA STRUCTURE ANNULAIRE, UN SYSTEME DE REGULATION DE TEMPERATURE ET ENFIN UNE METHODE DE CALIBRAGE DES MESURES EN BASSE TEMPERATURE. L'ENSEMBLE DES OPERATIONS DU BANC DE MESURE EST AUTOMATISE A L'AIDE DE PROGRAMMES INFORMATIQUES. DES MESURES EN FONCTION DE LA TEMPERATURE ET DU CHAMP MAGNETIQUE ONT ETE EFFECTUEES ET LES RESULTATS OBTENUS SUR L'IMPEDANCE DE SURFACE ET LA PROFONDEUR DE PENETRATION ONT PERMIS DE VALIDER L'ENSEMBLE DES OPERATIONS DECRITES PRECEDEMMENT ET AINSI DE REPONDRE AUX OBJECTIFS DE L'INSTRUMENTATION.
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L'apparition ces dernières années de supraconducteurs réalisés industriellement utilisant des composés à haute température de transition offre la possibilité de nouveaux développements en magnétisme supraconducteur. En effet ils permettent d'augmenter le champ magnétique généré en conservant une cryogénie classique à 4,2K d'une part, et ils ouvrent la voie à des développements d'aimants supraconducteurs fonctionnant entre 10 et 30K d'autre part. Les matériaux supraconducteurs à haute température critique sont alors indispensables pour dépasser les inductions magnétiques de 16 T (cas de l'insert dipolaire HTc pour le Large Hadron Collider du CERN) ou augmenter la densité spécifique d'énergie stockée dans un SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage, cas du projet ANR SuperSMES).Les atouts incontestables (température critique, champ magnétique critique, résistance mécanique) apportés par l'utilisation des matériaux supraconducteurs à haute température critique tels que l'YBaCuO dans les aimants supraconducteurs demandent de relever quelques défis. Leur comportement est encore mal compris, surtout lors des transitions résistives. Arriver à protéger ces conducteurs requiert une réflexion nouvelle sur les systèmes de protection destinés à éviter les dégradations thermiques et mécaniques. La réponse à la question « peut-on utiliser ces matériaux de manière pérenne dans les aimants supraconducteurs ? » est incontournable.Des éléments de réponse sont donnés ici. L'utilisation des conducteurs est abordée à travers différentes études expérimentales permettant de mieux connaître le conducteur (caractérisation électrique et modélisation de la surface critique) d'une part et de définir les étapes clés de la fabrication des aimants supraconducteurs à haute température de transition (étude des jonctions entre conducteurs ou entre galettes) d'autre part. Cette étude a abouti à la réalisation de deux prototypes d'aimants ayant permis d'identifier les difficultés liées à l'utilisation des rubans d'YBaCuO. Un modèle thermoélectrique des supraconducteurs à haute température de transition est développé et un code numérique basé sur le logiciel de calcul par Eléments Finis CASTEM permet d'étudier le phénomène de transition résistive, ou quench, dans un conducteur et dans un aimant. Le code a été validé sur des essais réalisés au Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses de Grenoble. Les résultats obtenus ont permis la définition des conducteurs pour les deux projets liés à la thèse et la validation de la protection.
Author: Pierre Lepercq Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Ce travail concerne, d'une part la mise au point d'une methode de caracterisation en micro-ondes des materiaux supraconducteurs a haute temperature critique (shtc), et d'autre part leur emploi dans la realisation d'oscillateurs micro-ondes quasi-integres. L'impedance de surface des materiaux shtc est un parametre de premiere importance car elle est un indicateur de la qualite du materiau et conditionne les performances des circuits micro-ondes supraconducteurs. Il est donc essentiel de connaitre de parametre. Dans cette optique, nous avons developpe une methode de mesure non-destructrice de la resistance de surface des films shtc permettant des caracterisations de routine de 300k a 78k. Cette methode consiste a remplacer une paroi d'une cavite resonante metallique par l'echantillon supraconducteur a caracteriser, la mesure du coefficient de qualite permet d'aboutir a la resistance de surface. Nous presentons l'etude detaillee de cette methode, les dispositifs de mesure realises, l'application de la methode a la caracterisation de films shtc ainsi que les limites de mesure. La faible resistance de surface des films shtc permet de realiser des resonateurs plaques a tres haut coefficient de qualite, et donc de concevoir des oscillateurs micro-ondes en technologie plaquee a haute purete spectrale. Ainsi nous avons etudie des oscillateurs hybrides shtc/iii-v fonctionnant a 12ghz. Le resonateur ainsi que toutes les lignes du circuit sont gravees sur un film supraconducteur ybacuo. Le transistor de type hemt est transplante sur les lignes supraconductrices afin de realiser un oscillateur quasi-integre.
Author: Philippe Masson Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 167
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Lors d'un refroidissement sous champ magnétique extérieur nul, les supraconducteurs à haute température critique ont la capacité d'expulser les lignes de champ de leur volume. Nous proposons d'utiliser cette propriété pour réaliser un inducteur de machine électrique utilisant des écrans supraconducteurs pour concentrer l'induction magnétique. L'étude théorique du système nécessitant l'utilisation d'outils de calcul numérique, nous avons utilisé une modélisation coulombienne du système et nous avons développé un logiciel de calcul du champ magnétique en 3 D basé sur une méthode de Monte-Carlo à base de chaînes de Markov. Cette méthode probabiliste conduit à une erreur quantifiable de calcul que nous avons minimisé en appliquant une méthode de régularisation. Nous avons dimensionné et réalisé un inducteur modèle qui a ainsi permis de vérifier l'efficacité de la structure ainsi que les outils de calcul développés.
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L'objectif de ce travail de thèse est d'optimiser le processus d'aimantation des pastilles supraconductrices à haute température critique (SHTC) par un champ magnétique impulsionnel ou PFM (Pulsed Field Magnetization) afin de les mettre en œuvre dans des applications dans le domaine de l'électrotechnique. Dans l'étape de conception de l'inducteur nécessaire pour magnétiser ces pastilles SHTC, la modélisation et la simulation sont fortement recommandées pour effectuer les calculs nécessaires des différentes caractéristiques électriques du système d'aimantation. De ce fait, nous avons développé un modèle analytique pour étudier l'influence de la présence d'une pastille supraconductrice dans un circuit ferromagnétique sur la valeur de l'inductance d'une bobine inductrice. Il s'agit de résoudre les équations de Laplace et de Poisson dans différentes régions d'intérêt à travers le potentiel vecteur magnétique. La résolution analytique a été effectuée à l'aide d'un code de calcul développé sous MATLAB où les résultats obtenus ont été en bonne concordances avec ceux obtenus par simulation numérique sous COMSOL. L'inhomogénéité des pastilles SHTC de type YBaCuO en termes de la densité de courant critique Jc a été également étudiée. Pour cela, nous avons réalisé des expériences de l'aimantation des ces pastilles par la méthode PFM. Nous avons montré que la surface plane contenant le germe de cristallisation (seed) de ces pastilles est caractérisée par une Jc plus élevée que l'autre surface. Ainsi, nous avons étudié l'influence de la position du germe de cristallisation dans la méthode de caractérisation à deux pastilles.
Author: Patricia de Rango Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 168
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POUR OBTENIR DES DENSITES DE COURANT CRITIQUE DE TRANSPORT ELEVEES DANS LES MATERIAUX SUPRACONDUCTEURS A HAUTE T#C, IL EST NECESSAIRE D'INDUIRE UNE ORIENTATION CRISTALLOGRAPHIQUE PREFERENTIELLE. LES PRINCIPAUX PROCEDES PROPOSES A TRAVERS LA LITTERATURE REPOSENT SUR UNE CROISSANCE EN PHASE LIQUIDE, CONTROLEE PAR LES GRADIENTS THERMIQUES. NOUS AVONS DEVELOPPE UNE NOUVELLE METHODE DE TEXTURATION DE CES MATERIAUX, PAR LE CHAMP MAGNETIQUE. UN DISPOSITIF PERMETTANT D'ATTEINDRE 1200C SOUS UN CHAMP MAGNETIQUE DE 8 T A ETE REALISE. LES CRISTALLITES D'YBA#2CU#3O#7 ET D'RBA#2CU#3O#7 (R=TERRE RARE) S'ORIENTENT DANS L'ARGENT LIQUIDE A 1020C. CECI CONFIRME QUE L'ANISOTROPIE DE SUSCEPTIBILITE DANS L'ETAT PARAMAGNETIQUE EST TOUJOURS PRESENTE AU VOISINAGE DE LA TEMPERATURE DE DECOMPOSITION PERITECTIQUE. NOUS AVONS ENSUITE MONTRE QU'IL ETAIT POSSIBLE DE TEXTURER LE COMPOSE YBA#2CU#3O#7 PAR SOLIDIFICATION SOUS CHAMP MAGNETIQUE. LES FIGURES DE POLE OBTENUES PAR DIFFRACTION DE RAYONS X ET LES MESURES D'AIMANTATION CONFIRMENT L'ALIGNEMENT DE L'AXE C PARALLELEMENT AU CHAMP MAGNETIQUE. CE PROCEDE A DEJA PERMIS D'OBTENIR DES J#C ELEVEES EN FORT CHAMP MAGNETIQUE A 77 K. NOUS DECRIVONS AUSSI UNE METHODE DE TEXTURATION D'YBA#2CU#3O#7 PAR LA VOIE DES GRADIENTS THERMIQUES HORS DU CHAMP MAGNETIQUE. NOUS PRESENTONS EGALEMENT UNE METHODE DE PREPARATION DU COMPOSE BI#2SR#2CA#2CU#3O#1#0, (TC=110 K). L'ETUDE DES PROPRIETES MAGNETIQUES A PERMIS DE DETERMINER UNE LIGNE D'IRREVERSIBILITE H*(T), SEPARANT LA ZONE BAS CHAMP, BASSE TEMPERATURE, OU L'AIMANTATION EST IRREVERSIBLE, DE LA ZONE HAUT CHAMP, HAUTE TEMPERATURE, OU L'AIMANTATION EST REVERSIBLE. UN MODELE DE SUPER RESEAU CONSTITUE DE FEUILLETS ALTERNATIVEMENT SUPRACONDUCTEURS ET NORMAUX OU LA SUPRACONDUCTIVITE EST INDUITE PAR EFFET DE PROXIMITE A ETE DEVELOPPE
Author: Ahmed Mehdaoui Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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Le travail présenté dans cette thèse a pour but de préciser le rôle des processus de fabrication, des traitements thermiques, de la morphologie et de la composition dans l'aspect final d'une transition supraconductrice telle qu'elle apparaît dans une mesure de susceptibilité. Les résultats obtenus, tant pour la partie réelle c que pour la partie imaginaire c de la susceptibilité initiale c=c’+ic’’, complétés par des données bibliographiques, ont permis de proposer un modèle phénoménologique qui autorise une comparaison de la qualité (en termes d'homogénéité) par la détermination du champ critique dynamique hc*. Le champ critique dynamique hc* permet une classification très générale, applicable non seulement aux différentes classes de supraconducteurs haute température (YBaCuO, LaBaCuO, Bi(Pb)SrCaCuO, T*, etc...), mais également aux supraconducteurs classiques basse température tels que les phases de Chevrel. Cette étude met également en évidence les contributions intragranulaires et intergranulaires dans les échantillons polycristallins, et montre une similitude de qualité entre le matériau intragrain et un monocristal : tous deux présentent les champs critiques dynamiques hc* les plus élevés. Par ailleurs, la grande dispersion de qualité des échantillons polycristallins, observée au sein même d'un type donné de composés, reflète l'influence et l'importance du processus de fabrication et du traitement thermique. En particulier, les champs critiques dynamiques les plus faibles et donc les plus grandes inhomogénéités sont toujours le fait d'échantillons obtenus par une technique de frittage. Enfin, l'étude des composés à base de bismuth confirme le comportement très particulier de ce type de céramiques supraconductrices qui présentent un ancrage des vortex (flux-pinning) extrêmement faible, voire inexistant
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LA STRUCTURE LAMELLAIRE DES SUPRACONDUCTEURS A HAUTE TEMPERATURE CRITIQUE INFLUENCE LEUR REPONSE EN CHAMP MAGNETIQUE. DES MODELES THEORIQUES, TENANT COMPTE DE LA LOCALISATION DE LA SUPRACONDUCTIVITE DANS LES COUCHES ATOMIQUES CU-O#2, PREVOIENT DE NOUVEAUX PHENOMENES, COMME LE VERROUILLAGE DES LIGNES DE FLUX PARALLELEMENT AUX PLANS EN CHAMP FAIBLEMENT INCLINE, OU L'INFLUENCE DES EFFETS DE PROXIMITE SUR LE COUPLAGE DES PLANS. CETTE THESE PRESENTE UNE APPROCHE EXPERIMENTALE DE CES PHENOMENES A TRAVERS DES MESURES D'AIMANTATION LONGITUDINALE ET DE COUPLE MAGNETIQUE. UNE METHODE ORIGINALE DE MESURE DE COUPLE NOUS A PERMIS L'EXPLORATION DETAILLE DU PLAN H-T EN CHAMP FAIBLEMENT INCLINE POUR UN MONOCRISTAL LA#1#.#8#5SR#0#.#1#5CUO#4 A FAIBLE FACTEUR DEMAGNETISANT. NOS MESURES ONT MIS EN EVIDENCE L'EXISTENCE D'UN ETAT MIXTE VERRROUILLE ENTRE 19K ET 26K, INCOMPATIBLE AVEC UNE DESCRIPTION ANISOTROPE. LA DISPARITION DE CE PHENOMENE DE VERROUILLAGE (LOCK-IN) AU DESSUS DE 26K QUI CORRESPOND POUR CE COMPOSE, A LA TEMPERATURE T*, TEL QUE LA LONGUEUR DE COHERENCE PERPENDICULAIRE #C(T*) EST DE L'ORDRE DE D, LA DISTANCE ENTRE LES PLANS, NOUS FAIT SUPPOSER QU'UN CROSS-OVER DIMENSIONNEL POURRAIT EN ETRE L'ORIGINE. IL NOUS A PARU ALORS INTERESSANT D'ETUDIER LA RELATION QUI EXISTE ENTRE UN TEL CHANGEMENT DIMENSIONNEL ET DES EVENTUELLES VARIATION DE COUPLAGE VIA L'ANISOTROPIE. LES EXPERIENCES FAITES DANS UNE LARGE GAMME DE COUPLAGE (DE YBCO AVEC = 7 A HG1223 AVEC = 52) NOUS PERMETTENT DE MONTRER QUE: ? DANS AUCUN DES CAS, MEME A L'APPROCHE DE LA TRANSITION, LE ROLE DE L'EFFET DE PROXIMITE NE NOUS A PAS PARU ESSENTIEL (LE CHAMP MAGNETIQUE NE SEMBLE PAS DECOUPLER LES PLANS SUPRACONDUCTEURS COMME PREDIT PAR LES MODELES S/W/S) ? UN COMPOSE FAIBLEMENT ANISOTROPE COMME YBCO, RESTE DANS LE DOMAINE DE VALIDITE DU MODELE ANISOTROPE MEME DANS LE REGIME FLUCTUATIF ET GARDE UNE ANISOTROPIE CONSTANTE MEME AU-DELA DE LA LIGNE H#C#2(T) CHAMP MOYEN ? LES COMPOSES PLUS ANISOTROPES COMME LE HG1201 ET HG1223 SEMBLENT ETRE MIEUX DECRITS PAR DES MODELES DE PLANS COUPLES COMME CELUI DE SCHNEIDER ET QUI PREVOIENT UNE DIMINUTION DE L'ANISOTROPIE AVEC L'AUGMENTATION DE LA TEMPERATURE AU-DELA DE T*
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Ce travail est une contribution à l'étude des propriétés de transport des supraconducteurs à haute température critique. En l'absence de champ magnétique appliqué, l'effet de la granularité sur les propriétés électriques, en corrélation avec la dimensionnalité du réseau de grains du matériau (3D ou 2D) a été mis en évidence. Dans le cas d'une céramique (réseau 3D de grains), les effets linéaires et non lineaires s'expliquent dans le cadre d'une transition de phase du second ordre. Dans le cas d'une couche mince granulaire (réseau 2D de grains), les résultats obtenus s'interprètent dans le cadre d'une transition de type topologique: transition Berezinskii, Kosterlitz et Thouless. L’étude de l'état mixte de deux familles de cuprates (Bi-2212 et Tl-2212) a mis en valeur le caractère très anisotrope et lamellaire de ces matériaux. Les résultats obtenus sur le compose Bi-2212 s'interprètent dans le cadre du modèle de reptation du flux. Dans le cas du compose Tl-2212, les caractéristiques v-i s'expliquent en terme de transition de phase solide désordonne-liquide affectant le réseau de lignes de vortex. L’étude du diagramme de phase (h, t) de ce compose montre l'existence d'un changement de comportement entre deux régimes dominés par des fluctuations thermiques de nature tridimensionnelles ou bidimensionnelles
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CETTE ETUDE A PERMIS DE PRECISER L'INFLUENCE DE PARAMETRES TELS QUE LA PRESSION PARTIELLE D'OXYGENE ET LA TENEUR EN FONDANT SODIQUE NAOH SUR LES CARACTERISTIQUES TANT STRUCTURALES QUE SUPRACONDUCTRICES DU MATERIAU POLYCRISTALLIN YBA#2CU#3O#7##D. NOS MESURES D'ANALYSE THERMIQUE DIFFERENTIELLE ONT REVELE QU'UNE DIMINUTION DE LA PRESSION PARTIELLE D'OXYGENE AINSI QUE L'AUGMENTATION DE LA TENEUR EN FONDANT SODIQUE NAOH ABAISSE LA TEMPERATURE DE FUSION DU PERITECTIQUE LOCAL ENTRE CUO ET YBA#2CU#3O#7##D AINSI QUE LA TEMPERATURE DE FUSION NON CONGRUENTE DE YBA#2CU#3O#6. L'INTERVENTION DU LIQUIDE D'ORIGINE PERITECTIQUE ET LA PRESENCE D'OXYGENE CONSTITUENT DEUX CONDITIONS NECESSAIRES A LA CROISSANCE DES GRAINS. NOUS AVONS PU EN PARTICULIER DISTINGUER DEUX REGIMES DE CROISSANCE CRISTALLINE: 1) LENTE ET ISOTROPE SOUS FAIBLE PRESSION PARTIELLE D'OXYGENE; 2) RAPIDE ET AVEC DEVELOPPEMENT DE PLAQUETTES SOUS OXYGENE. EN PRESENCE DU FONDANT NAOH, LA CROISSANCE CRISTALLINE DEBUTE A PLUS BASSE TEMPERATURE ET CONDUIT A DES TAILLES DE GRAINS PLUS ELEVEES. DES MESURES DE SUSCEPTIBILITE MAGNETIQUE SOUS CHAMP ALTERNATIF ONT PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE DEUX TRANSITIONS SUPRACONDUCTRICES: 1) LA TRANSITION INTRAGRANULAIRE QUI DEBUTE A 92 K; 2) LA TRANSITION DE COUPLAGE INTERGRANULAIRE. CETTE DERNIERE S'EFFECTUE A UNE TEMPERATURE QUI DIMINUE QUAND L'AMPLITUDE DU CHAMP MAGNETIQUE APPLIQUE AUGMENTE
Author: OMAR.. BELKACEMI
Author: OMAR.. BELKACEMI
Author: Thibault Lecrevisse
Author: Pierre Lepercq
Author: Philippe Masson
Author: Mohamed Elbaa
Author: Patricia de Rango
Author: Ahmed Mehdaoui
Author: VINCENT.. VULCANESCU
Author: Abdellatef Smina
Author: Hervé Durand