Стр. 7 - Выбор метода исследования теплопроводности ниобия в сверхпроводящем состоянии

температуры в дополнительных точках, трудности, связанные с изоли-

рованием двух соединенных образцов, и низкая точность вследствие

погрешности измерения теплопроводности известного образца, несо-

впадения теплопроводностей образцов и дополнительного термиче-

ского сопротивления в месте контакта двух образцов.

Влияние теплопроводности ниобия на характеристики СВЧ резо-

натор велико, поэтому даже небольшие изменения теплопроводности

могут приводить к резкому снижению добротности колебательного

контура. Низкая точность измерений, обусловленная этим методом,

ограничивает возможности исследования зависимости теплопровод-

ности от содержания и расположения примесных атомов и соединений

в ниобии.

Сравнительный метод также применим к образцам в форме дис-

ка [2]. К диску с известной теплопроводностью по периметру подво-

дится теплота. Исследуемые диски с постоянной температурой распо-

лагаются сверху и снизу от него, обеспечивая отвод теплоты. В таком

случае тепловой поток в первом диске не будет радиальным по на-

правлению к центру диска, так как теплота также протекает через два

исследуемых диска. В результате в стационарном состоянии темпе-

ратура первого диска будет уменьшаться к центру и скорость умень-

шения температуры будет зависеть от теплопроводности исследуемых

материалов.

Различие теплопроводностей двух исследуемых дисков будет не-

избежно приводить к дополнительной погрешности измерения. Не-

обходимо также учитывать неизвестное термическое сопротивление

контакта двух дисков. Как и другие методы, использующие образцы с

заранее известной теплопроводностью, этот метод имеет пониженную

точность и не пригоден для данного исследования.

Одними из самых распространенных являются методы с осевым

направлением теплового потока. Схема измерения устроена таким

образом, чтобы тепловой поток шел вдоль оси образца — стержня.

Потеря или приток теплоты за счет излучения подавляется либо ана-

лизируется после измерения. Для стационарного теплового потока

без дополнительных теплопотерь и теплопритоков, теплопроводность

определяется из одномерного закона теплопроводности Фурье

k

=

−

q

Δ

x

A

Δ

T

,

где

k

— средняя теплопроводность, соответствующая температуре

1

/

2(

T

1

+

T

2

)

,

Δ

T

=

T

1

−

T

2

;

q

— плотность теплового потока;

A

— пло-

щадь поперечного сечения образца;

Δ

x

— расстояние между точками

с температурами

T

1

и

T

2

.

192