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Dissertations / Theses on the topic 'Supraconducteurs à hautes températures – Propriétés magnétiques'
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Antonevici-Charrier, Anca. "Propriétés de transport sous contrainte mécanique de rubans supraconducteurs." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2006. http://www.theses.fr/2006GRE10221.
Full textAbstract:
Les "coated conductors" (CCs), ou films épais ReBCO déposés sur substrats métalliques flexibles, sont des matériaux au grand potentiel industriel mais encore peu connus du fait de leur émergence récente. Les applications à base de CCs créent des contraintes mécaniques inhérentes sur ces matériaux qui ne doivent pas détériorer leurs propriétés électriques. Ce travail de thèse a pour objectif d'évaluer l'influence de la contrainte mécanique sur les propriétés de transport et sur la morphologie des CCs. La corrélation entre les différentes techniques d'investigation que sont les mesures de courant critique de température critique, avec ou sans champ magnétique, l'imagerie magnéto-optique et/ou électronique apportent des informations précieuses. La synthèse des résultats obtenus nous a donné des indications technologiques sur ces échantillons fournis par l'industriel Theva-GmbH, mais nous ont amené également à une étude plus fondamentale de leurs propriétés de transportSuperconducting films on flexible substrates or "coated conductors" are the new materials with large industrial potential, but little known because oftheir recent development. The applications based on the coated conductors induce sorne mechanical stresses on the material, which may cause sorne degradations of electrical properties. This work aims to evaluate the mechanical stresses influence on transport properties and on morphology of coated conductors. Different techniques were used, like critical current and critical temperature measurements, high magnetic fields, magneto-optical imaging and scanning electron microscopy. The results obtained give us a technological information on these samples supplied by Theva-GmbH, but also brings us to a fundamental study oftheirs transport properties
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Badoux, Sven. "Propriétés de l'état normal des cuprates sous-dopés sous champ magnétique intense." Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2625/.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la physique des supraconducteurs à haute température critique et à leur diagramme de phase. Depuis leur découverte en 1986, ces matériaux ont suscité un fort engouement notamment à cause de leur température critique élevée. La phase supraconductrice, dans le diagramme de phase de ces matériaux, présente un dôme avec une température critique maximale qui délimite le côté sous dopé (à gauche) du coté sur dopé (à droite). Ce dôme est situé entre une phase isolante et une phase métallique (type liquide de Fermi). Afin de comprendre l'origine de la supraconductivité, il est important de bien caractériser la phase normale à partir de laquelle elle se développe. Nous nous sommes particulièrement intéressés aux propriétés à basse température. Pour cela, des champs magnétiques intenses ont été nécessaires afin de détruire la supraconductivité et de restaurer l'état normal à basse température. Les oscillations quantiques ont été découvertes en 2007, dans ces matériaux, par des mesures de résistivité et d'aimantation sous champ magnétique intense et à basse température. La présence d'oscillations quantiques de faibles fréquences associées à des coefficients de Hall et Seebeck négatifs ont mis en évidence la présence d'une petite poche d'électrons dans la surface de Fermi couvrant seulement 1. 9% de la première zone de Brillouin (PZB) du côté sous dopé. Ceci est incompatible avec les calculs de structure de bandes. Ce résultat est en fort contraste avec les oscillations quantiques mesurées dans les cuprates sur-dopés qui correspondent à la large orbite de type trou prédite par les calculs de structure de bandes et qui occupe 65% de la PZB. La présence de cette petite poche d'électrons dans des composés sous-dopés en trous peut être expliquée par une reconstruction de la surface de Fermi. En effet, des mesures de RMN et de rayons X ont montré la présence d'une onde de densité de charge en compétition avec la supraconductivité. Pour étudier plus en détail cette reconstruction et la relation entre la surface de Fermi déduite des oscillations quantiques et l'ordre de charge, nous avons réalisé différentes séries de mesures à 70T dans une large gamme de dopage, de champs magnétiques et de températures pour des échantillons d'YBa2Cu3Oy. Nous avons également utilisé la pression hydrostatique pour induire un changement de dopage sur un même échantillon. Ces mesures ont révélé la présence d'une nouvelle série d'oscillations de plus faible fréquence que nous avons associé à une poche de trou. Ce résultat permet d'expliquer plusieurs propriétés de transport mesurées dans le composé YBa2Cu3Oy. En parallèle, nous avons également réalisé des mesures de transport dans des échantillons de HgBa2CuO4+?, considéré comme un matériau modèle de la famille des cuprates (absence de chaîne et structure monoplan). Nous avons réussi à observer des oscillations quantiques, similaires à celles observées dans YBa2Cu3Oy. Ceci a permis de démontrer l'universalité de ce phénomène dans les cuprates et de confirmer de manière indiscutable que les plans conducteurs sont le siège de la reconstruction de la surface de Fermi à l'origine de ces oscillations quantiques. Enfin, nous avons effectué différentes simulations de reconstruction de la surface de Fermi basées sur un ordre de charge bi-axial qui a récemment été mis en évidence par des mesures de RMN, de rayons X et de vitesse du son. Les surfaces de Fermi obtenues ont été comparées aux mesures expérimentalesIn this thesis, we have studied in high temperature superconductors and their phase diagram. Since their discovery in 1986, these materials have generated great interest, especially because of their high critical temperature. In the generic phase diagram of these materials, the superconducting phase is a dome with a maximal critical temperature, which defines the under-doped side (left-side of the phase diagram) and the over-doped side (right-side of the phase diagram). The dome is located between an insulating phase and a metallic phase (Fermi-liquid like). In order to understand the origin of superconductivity, it is essential to characterize the normal phase from which superconductivity arises, in particular at low temperature. Therefore, high magnetic fields were needed to destroy superconductivity and restore the low temperature normal state. Quantum oscillations have been discovered in 2007 in these materials, thanks to resistivity and magnetization measurements under high magnetic fields and low temperature. Quantum oscillations and negative Hall and Seebeck coefficients have revealed the presence of a small electron pocket in the Fermi surface of the underdoped side, covering only 2% of the first Brillouin zone (FBZ). This is in disagreement with band-structure calculations. In contrast quantum oscillations in overdoped cuprates revealed the large hole-like orbit, covering 65% of the FBZ, as predicted by the band structure calculations. The presence of this small electron pocket in underdoped compounds can be explained by a Fermi surface reconstruction. Indeed, RMN and X-rays measurements have shown the presence of a charge density wave in competition with superconductivity. To study the relationship between the Fermi surface deduced from quantum oscillations and the charge order, we have followed the evolution of the oscillation frequencies as a function of doping. Therefore, we have performed different measurements on YBa2Cu3Oy in a wide range of doping, magnetic fields (up to 70T) and temperatures. We also used hydrostatic pressure to induce a change of doping on the same sample. These measurements have revealed the presence of a new series of oscillations with a lower frequency which has been associated to a holepocket. This result allows us to explain some of the transport properties measured in YBa2Cu3Oy compound. In addition, we have also performed transport measurements in HgBa2CuO4+? samples, considered as a textbook material of the cuprate family (monolayer structure and no CuO chain). We have succeeded to observe quantum oscillations similar to those observed in YBa2Cu3Oy. This demonstrates the universality of this phenomenon in cuprates and clearly demonstrates that reconstruction of the Fermi surface involves the quintessential CuO2 planes. Finally, we have performed various simulations of Fermi surface reconstruction based on a biaxial charge order recently discovered by NMR, X-ray and sound velocity measurements. The reconstructed Fermi surface has been compared with experimental measurements
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Jaudet, Cyril. "Effet de Haas-van Alphen dans les supraconducteurs à haute température critique." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/701/.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse est basé sur des mesures d'oscillations quantiques de l'aimantation dans les supraconducteurs à haute température critique. Ces matériaux ont été découvert en 986 par Bednorz et Müller. Ils sont caractérisés par la présence de plans CuO2 dont on peut faire varier la concentration électronique. A faible dopage, ces systèmes se comportent comme un isolant, les électrons étant localisés par une forte répulsion coulombienne. A très fort dopage, ces systèmes retrouvent un comportement de type liquide de Fermi. Entre ces deux extrêmes, un dôme supraconducteur, dont la température critique maximum correspond au dopage dit optimum, apparaît. Différentes sondes expérimentales ont révélé, du côté sous-dopé, la présence d'une phase dite \emph{pseudogap}. La physique de ces systèmes soulève plusieurs questions fondamentales: quelle est la nature de cette phase \emph{pseudogap}, quel est le mécanisme d'appariement à l'origine de la supraconductivité. Au cours de cette thèse, nous avons développé un système de mesure de l'aimantation par cantilever piezorésistif sous champ magnétique intense à très basse température. Nos mesures ont révélé la présence d'oscillations quantiques de l'aimantation des deux cotés du diagramme de phase et ce pour la première fois. Ces oscillations prouvent l'existence d'une surface de Fermi fermée et cohérente qui évolue d'une large orbite de trou du côté sur-dopé à une surface de Fermi contenant une ou plusieurs petites poches du côté sous-dopé. De plus, la présence d'un battement de ces oscillations suggère la restauration de la cohérence selon l'axe c à très basse température du côté sous-dopé du diagramme de phase. Ces différents faits expérimentaux vont dans le sens d'un état fondamental de type liquide de Fermi. Le \emph{pseudogap} marquerait alors l'apparition d'une phase ordonnée en compétition avec la supraconductivitéThis thesis work is based on quantum oscillation measurements of the magnetization in high temperature superconductors. These materials were discovered in 1986 by Bednorz and Müller. They are characterized by the presence of CuO2 planes of which the electronic concentration can be changed. At low doping, these systems have insulating behavior, the electron being localised by strong Coulomb repulsion. At very high doping, these systems recover Fermi liquid behavior. Between these two extremes there is a superconducting dome at which the maximum critical temperature corresponding to a doping, called optimum, arises. Various experimental probes reveal, on the underdoped side, the presence of the so-called \emph{pseudogap} phase. The physics of this system raise several fundamental questions: What is the nature of this \emph{pseudogap} phase and what is the pairing mechanism at the origin of this superconductivity. During this thesis, we have developed a measurent system of the magnetization with a piezoresistive cantilever under high magnetic field and at very low temperature. Our measurements have revealed the presence of quantum oscillations of the magnetization for the first time on each side of the phase diagram. These oscillations attest of the existence of a closed and coherent Fermi surface which evolves from a huge orbit of holes on the overdoped side to a Fermi surface containing one or several small pockets on the underdoped side. Moreover, the presence of a beating in these oscillations suggest the restoration of the coherence along the c-axis at very low temperature and at very high magnetic field on the underdoped side. These different experimental facts are consistent with a Fermi liquid fundamental state. The \emph{pseudogap} is a hallmark of the appearance of an ordered phase in competition with superconductivity
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Daignère, Arnold. "Cristallogenèse et propriétés supraconductrices de l'oxyde (Hg,M)Ba2CuO4+delta (M=Cu,Mo,W,Cr)." Caen, 2001. http://www.theses.fr/2001CAEN2034.
Full textAbstract:
La synthèse de cristaux supraconducteurs de Hg-1201 (Tc max-97K) en utilisant différents cations stabilisateurs de la couche mercure associée ou non à des recuits post-synthèse a permis d'obtenir des taux de dopage allant du régime sous-dopé à surdopé. L'influence de ce dopage et de l'anisotropie sur les lignes d'irréversibilité (LI) et de second pic dans le plan (champ-température) a été discutée par mesures d'aimantation et de transport. Des mesures de relaxation magnétique ont été effectuées au voisinage du second pic. Cette relaxation s'est avérée être de type plastique quel que soit l'état de dopage de notre phase, et ce, que les cristaux présentent ou non le phénomène du second pic. Ce dernier n'a pu être relié à une transition de phase du réseau de vortex entre les phases de Bragg glass et de vortex glass. Un saut d'aimantation dans la partie réversible des cycles d'aimantation isothermes et isochamps a été observé, saut que nous avons associé à une fusion ou à une sublimation du réseau de vortex. Par analyse des fluctuations critiques, les composés sous-dopés présentent un comportement bidimensionnel, alors que les ajustements 2D et 3D donnent des résultats équivalents pour le composé optimisé (étude magnétique). Pour un état de dopage donné (légèrement sous-dopé), un crossover dimensionnel a été mis en évidence, 3D près de la transition supraconductrice et 2D à plus haute température (étude de transport). Ces résultats sont discutés en considérant la paraconductivité et le pseudogap.
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Leclerc, Julien. "Méthodes et outils de caractérisation électrique et magnétique des supraconducteurs." Phd thesis, Université de Lorraine, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01005608.
Full textAbstract:
Le développement de nouveaux matériaux supraconducteurs et la mise au point de processus de fabrication de câbles comme les films YBaCuO, permettent d'envisager de nouvelles application ou d'en améliorer les performances. Pour l'étude des applications industrielles, il est nécessaire de connaitre les caractéristiques électromagnétiques de ces nouveaux matériaux. Pour tous les supraconducteurs, la difficulté réside dans la reconstitution de la loi électrique locale E(J), à partir des mesures. Cette thèse consiste donc à la mise au point d'outils théoriques et expérimentaux permettant la caractérisation des matériaux supraconducteurs à haute température critique. Les travaux ont principalement été menés sur deux méthodes : _la méthode MB, qui consiste à effectuer des mesures sur une bobine puis d'extraire les propriétés du ruban supraconducteur. _le field mapping, qui repose sur la mesure d'une cartographie de l'induction magnétique. Ces méthodes ont été testée et validée tant au niveau expérimental que théorique.
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Cheggour, Najib. "Etude en champ magnétique intense des oxydes supraconducteurs (TR)Ba2Cu3O7-delta (TR = Gd, Dy, Y) : influence de la terre rare et de la teneur en oxygène sur la température de transition et le champ magnétique critique." Toulouse 3, 1989. http://www.theses.fr/1989TOU30202.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'etude de l'influence du deficit en oxygene et de la nature de la terre rare sur la temperature de transition supraconductrice et le champ magnetique critique, dans le compose (tr)ba#2cu#3o#7##x, (tr=gd, dy, y). Il a ete constate une decroissance lineaire du champ critique par augmentation de la concentration des lacunes d'oxygene. Il se produit aussi un abaissement du champ critique en remplacant gd par dy puis dy par y. La teneur en oxygene agit sur la valence mixte du cuivre produisant ainsi une dimunution de la densite d'etat au niveau de fermi. Sur les souches minces yba#2cu#3o#7##x, l'etude du champ critique pour les deux orientations parallele et perpendiculaire aux plans cuivre-oxygene conduit a un rapport d'anisotropie de l'ordre de 15. Dans ces deux orientations, la longueur de coherence est estimee a 7a et 27a respectivement
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Phok, Sovannary. "Couches supraconductrices à base de cuprates de thallium : élaboration et propriétés." Chambéry, 2002. http://www.theses.fr/2002CHAMS023.
Full text
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Zani, Louis. "Influence du dopage sur les propriétés de transport et d'aimantation de rubans polycristallins de bi 2212 : ancrage des vortex." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1998. http://www.theses.fr/1998EPXX0026.
Full textAbstract:
Les composés supraconducteurs à base de bismuth font actuellement l'objet de nombreuses études et sont les mieux pressentis pour contribuer au développement industriel des supraconducteurs à hautes températures critique (shtc). Pourtant, au contraire d'autres systèmes dont la synthèse est moins aisée tels l'ybacuo ou le tlbacuo, la forte anisotropie des composés à base de bismuth affaiblit considérablement leurs performances sous champs magnétiques. Le courant critique chute en effet drastiquement, principalement dans le régime des bas champs. De nombreux travaux ont été menés afin de pallier à cela, dont le but principal est l'introduction de sites susceptibles d'ancrer les vortex, responsables de la dissipation d'énergie : introduction de défauts principalement par irradiation ou par ajout de particules non-supraconductrices. Une méthode originale de synthèse développée au laboratoire, alternant dépôts électrolytiques et traitements thermiques permet d'obtenir des rubans polycristallins de bi 2212. La décroissance du courant critique sous champs magnétique est significative : elle baisse d'un facteur 5 pour un champs magnétique de 7t parallèle a l'axe c. Par ajout de particules d'ag de mgo et de zro#2, Nous avons tenté d'introduire des centres d'ancrage efficaces dans la matrice supraconductrice. Dans certains cas, ceux-ci ont aussi un rôle sur la connectivité intergranulaire de nos polycristaux. Par l'étude de l'aimantation et du comportement en transport des échantillons dopes nous avons pu mettre en lumière certaines potentialités dans ce domaine
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Danesi, Philippe. "Etude comparative dans les diagrammes de phase magnétiques (hac,T) des supraconducteurs à haute température critique 2D (BiSrCaCuO 2212) et 3D (YBaCuO 123)." Mulhouse, 1994. http://www.theses.fr/1994MULH0306.
Full textAbstract:
Afin de caractériser les supraconducteurs haute température critique 2D BiSrCaCuO 2212 (fondus par zone) et 3D YBaCuO 123 (frittés, monocristaux, texturés sous champ magnétique), une étude comparative a été effectuée à travers deux lignes, l'une dite irréversible (IL) et l'autre dite critique (CL), dans les diagrammes de phase magnétique (hac, T). Dans le plan hac-T, hcl (T) ou CL suit une loi de puissance variable suivant la morphologie. Dans les plans dynamique hac-T et statique Hdc-T, on observe pour IL des variations identiques, fonction de trois critères : (1) structure cristallographique, (2) morphologie couplée au procédé de fabrication, et (3) technique d'analyse. Toutes les lignes I. L dans le plan hac-T peuvent se superposer sur une courbe dite universelle avec comme paramètre d'ajustement un champ critique dynamique (hc*). Toutes les morphologies peuvent être caractérisées par hc*, dont la valeur peut être corrélée à la proportion de composante intergranulaire à fort couplage. A partir de IL, un coefficient d'anisotropie A permet de comparer l'anisotropie des propriétés magnétiques dans les plans hac-T et Hdc-T. L'étude sur les composés à base de bismuth a permis de mettre en évidence le comportement 2D : CL de hac-T a une loi exponentielle décroissante à basses températures identique à IL de Hdc-T ; d'autre part, l'ajustement de IL dans le plan hac-T sur la courbe universelle est difficilement réalisé
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Millet, Patrice. "Supraconducteurs à haute température critique (Familles 1 2 3 et 2 2 1 2) : influence de la substitution de terres rares : synthèses, structures (R.X), microstructures (M.E.) et propriétés physiques." Toulouse 3, 1990. http://www.theses.fr/1990TOU30012.
Full textAbstract:
Ce travail est focalise sur les oxydes supraconducteurs a haute temperature critique. La premiere partie est relative a la synthese d'une phase cocktail (ln)ba#2cu#3o#6#+#x ou (ln) represente un melange equimolaire de cinq elements de terres rares. Des monocristaux ont ete obtenus. Il est montre a l'aide de differentes techniques qu'une bonne distribution statistique des terres rares est realisee indiquant que le melange se comporte comme une pseudo terre rare. L'etude de l'evolution de la temperature critique en fonction du rayon ionique de la terre rare montre que celle-ci peut etre modulee en choisissant un cocktail approprie et qu'il est possible d'obtenir des phases supraconductrices, au-dessus de la temperature de l'azote liquide, contenant des taux eleves de lanthane. La seconde partie est consacree a la substitution d'elements de terres rares au calcium dans la phase bi#2sr#2cacu#2o#8#+#x. Il est montre que le lanthane se substitue preferentiellement dans le site du strontium alors que l'erbium et l'ytterbium occupent le site du calcium. L'etude de la variation de t#c en fonction du taux de substitution y, dans le systeme bi#2sr#2ca#1##yybycu#2o#8#+#x#+#y#/#2, montre que lorsque y est superieur a 0,5 les phases sont semiconductrices. L'utilisation de l'oxyde d'etain (sno) en tant qu'agent de cristallisation a permis d'obtenir des monocristaux de stchiometrie controlee. Les determinations structurales de deux des phases du systeme (ca, yb) montrent les modifications suivantes: decroissance de la longueur d'onde de la modulation, reorientation des paires electroniques non liees des atomes de bismuth, insertion d'atomes d'oxygene supplementaires entre les couches d'atomes de bismuth
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Mehdaoui, Ahmed. "Caractérisation de supraconducteurs haute température critique par susceptibilité initiale dans la limite des champs magnétiques faibles : relation entre champs critiques dynamiques et homogénéité." Mulhouse, 1991. http://www.theses.fr/1991MULH0174.
Full textAbstract:
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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Bordet, Pierre. "Contribution à l'étude structurale de séries de composés supraconducteurs ou magnétiques : les stannures de terres rares et métaux précieux et les cuprates supraconducteurs à hautes températures." Grenoble 1, 1989. http://www.theses.fr/1989GRE10003.
Full textAbstract:
Nous avons utilise la diffraction des rayons x et des neutrons ainsi que l'etude des seuils d'absorption x afin de determiner les structures cristallographiques ou magnetiques de composes de ces deux series. Dans la premiere partie, portant sur la serie des stannures de terres rares et metaux precieux, nous determinons la structure de la phase i par affinement d'un diagramme de poudre collecte avec le rayonnement synchrotron. Nous etudions plusieurs composes en phases i et i par mesure de seuils d'absorption x et montrons notamment que l'ytterbium est dans un etat de valence intermediaire dans le stannure de rhodium et d'ytterbium supraconducteur a 8 k. Nous etudions ensuite les relations entre structure magnetique, supraconductivite et composition chimique dans le stannure de rhodium et d'erbium en phase ii, supraconducteur reentrant. Nous determinons la structure magnetique et montrons que l'ordre magnetique est etabli a courte distance. Dans la deuxieme partie, nous etudions les structures de plusieurs cuprates supraconducteurs appartenant aux systemes y-ba-cu-o et (bi, pb)-sr-ca-cu-o, ainsi que des composes voisins. Nous approfondissons plus specialement les problemes lies a la stoichiometrie de ces composes, en relation avec leurs proprietes physiques. Enfin, nous comparons les structures des differents composes connus et discutons de la valence du cuivre dans ces composes
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Ridereau, Xavier. "Étude théorique et expérimentale du piégeage de vortex dans des couches minces supraconductrices à haute température critique : application à l'optimisation, dans le domaine des basses fréquences, de microcapteurs magnétiques supraconducteurs." Caen, 2003. http://www.theses.fr/2003CAEN2004.
Full textAbstract:
Le bruit excédentaire dans les capteurs magnétiques supraconducteurs à haute température critique est un problème important vis à vis des applications visées en magnétométrie. Des études ont notamment montré que certains choix technologiques (diminution du concentrateur, amélioration de la qualité de la couche, écluses de flux,. . . ) permettaient de diminuer le bruit de vortex. Pour poursuivre ces études, nous avons réalisé une canne de mesure magnétiquement blindée plongeant dans l'hélium liquide et munie d'un étage à température variable. Un système de mesure complet permettant l'étude simultanée de deux magnétomètres de type SQUIDs couplés au même concentrateur de flux a été réalisé. L'influence des vortex piégés (champ d'offset, bruit) dans les magnétomètres supraconducteurs a été étudiée en fonction du champ appliqué à la transition ou après la transition supraconductrice. Ces expériences ont montré l’importance des vortex proches de la boucle du SQUID.
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Achani, Mohamed. "Etude des propriétés microondes de films supraconducteurs YBaCuO à l'aide d'une cavité conique en cuivre." Lille 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LIL10176.
Full text
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Leckel, Olivier. "Structures accommodant la non-stoechiométrie dans l'oxyde supraconducteur Tl2Ba2CuO6±x à haute température critique : corrélation avec les propriétés supraconductrices." Lyon 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LYO10149.
Full textAbstract:
Parmi les nombreux membres de la famille de supraconducteurs tl#mba#2ca#n#-#1cu#no#2#n#+#m#+#2, a haute temperature critique (tc) le compose tl#2ba#2cuo#6##x (denomme 2201) est particulierement interessant car: 1) sa temperature critique tc peut varier entre 0 et 90k environ, 2) il presente une transition de phase orthorhombique / tetragonale. Ces deux aspects dependent etroitement des conditions d'elaboration. En outre le compose 2201 est thermiquement instable et montre une forte tendance de devenir non-stoechiometrique, non seulement en oxygene mais aussi en thallium. Dans le cadre de cette these nous nous sommes propose de correler structure et proprietes de tl#2ba#2cuo#6##x en fonction des conditions d'elaboration. Dans un premier temps nous avons adapte et developpe plusieurs techniques d'elaboration sous differentes pressions gazeuses et uniaxiale. Nous avons montre qu'il est possible d'obtenir par ces techniques des echantillons monophases et stoechiometriques. Afin d'analyser le role des differents parametres controlant la transformation de phase ainsi que les proprietes supraconductrices, nous avons effectue une etude de substitution des atomes de thallium par du cuivre dont les resultats nous amenent a proposer un taux maximal de substitution atomique cu/tl de 5%, coherent avec l'existence d'un mecanisme d'autodopage en porteurs de charge par une reaction redox interne. Par ailleurs, une etude du dopage en oxygene nous a permis de mettre en evidence d'une part l'effet de conditions d'elaboration en non-equilibre thermodynamique sur les proprietes supraconductrices et d'autre part, dans le cas des echantillons prepares a l'equilibre thermodynamique, la correlation quantitative entre les parametres structuraux, la temperature critique et la concentration en oxygene. Partant de l'analyse des images en microscopie electronique a transmission (met) a haute resolution de la structure dite parfaite, nous avons determine les proprietes structurales des echantillons de compositions non stoechiometriques sur. Dans le cas du dopage en oxygene notamment, nous avons propose un modele structural, etablissant une relation entre l'ecart a la composition, la deviation a la structure parfaite (surstructure) et l'influence sur les proprietes supraconductrices
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Belguerras, Lamia. "Études théoriques et expérimentales d'accouplements magnétiques supraconducteurs." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0040/document.
Full textAbstract:
Les accouplements (ou coupleurs) magnétiques servent à transmettre le couple d'un moteur vers sa charge sans contact mécanique. La suppression de ces contacts permet de réduire les bruits et vibrations, d'augmenter la fiabilité et d'assurer l'étanchéité dans des environnements difficiles. Dans le cas des moteurs supraconducteurs, un accouplement utilisant des matériaux supraconducteurs permet une nette augmentation des performances tout en transmettant le couple entre un environnement cryogénique (cryostat) et la température ambiante. Ce mémoire porte sur l'étude de coupleurs magnétiques à base de supraconducteurs à haute température critique (HTC) et d'aimants permanents. Deux topologies sont proposées, l'une à flux radial et l'autre à flux axial. Des outils analytiques et numériques sont développés pour le dimensionnement des accouplements étudiés. Un modèle analytique 2D de calcul du champ magnétique dans un accouplement supraconducteur à flux radial est développé et validé par éléments finis. Ce modèle est par la suite utilisé dans une procédure d'optimisation par algorithmes génétiques. L'objectif étant de rechercher les dimensions de l'accouplement qui maximisent le couple et minimisent la longueur du fil supraconducteur. Un prototype d'accouplement à flux axial est aussi réalisé. Plusieurs essais de caractérisation des bobines HTC sont menés. Des résultats de mesure de champ magnétique, de courant critique et de couple sont présentésMagnetic couplings (or couplers) are used to transmit torque from a prime mover to its load without mechanical contact. This contactless transmission allows to reduce noise and vibration, to increase reliability and ensure hermetic isolation in severe environments. When the prime mover is a superconducting motor, a coupler which uses superconducting materials has more torque transmission capabilities and enables to transmit torque between a cryogenic media (cryostat) and the ambient temperature. This work focuses on the study of magnetic couplers using high temperature superconductors (HTS) and permanent magnets. Radial and axial field magnetic couplings, for which we developed analytical and numerical design tools, are proposed. A 2D analytical model for calculating the magnetic field distribution in a flux focusing HTS coupling is developed and validated by finite element computations. This model is then embedded in a genetic algorithms optimization procedure. The aim is to find the dimensions of the coupling that maximize torque and minimize the overall length of the HTS wires. A prototype axial field HTS coupler has been also designed, constructed and tested. Several tests have been conducted to characterize the HTS coils. Results of magnetic field, critical current and torque measurements are presented
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Delorme, Fabian. "Influence de la microstructure et de la texture sur les propriétés supraconductrices de céramiques (RE,Y)Ba2Cu3O7-delta texturées : Synthèse et caractérisation." Caen, 2002. http://www.theses.fr/2002CAEN2012.
Full textAbstract:
Travail consacré à l'étude de l'influence de différents paramètres microstructuraux sur les propriétés supraconductrices de céramiques d'YBa2Cu3O7-delta texturées par TSMTG, afin d'essayer d'obtenir les meilleures densités de courant critique possibles en vue d'applications. La première partie traite de l'étude d'un paramètre microstructural particulier observé dans les composés REBa2CuO7-delta : les macles. Une revue des méthodes de caractérisation utilisables a tout d'abord été réalisée, rejetant l'observation par microscopie optique en lumière polarisée et l'enregistrement de "rocking curves". De nouvelles méthodes ont été proposées pour une analyse qualitative (figures des pôles (200) et (020) et quantitative (images obtenues à partir des électrons secondaires en microscopie électronique à balayage). Des essais de démaclage de céramiques texturées par traitements thermomécaniques n'ont pas permis d'obtenir d'échantillons démaclés. Une seconde partie traite de l'influence d'ajouts de dopants sur les propriétés supraconductrices. Certains dopants, comme Bi2O3, Gd2O3, Dy2O3, ou Tb(III/IV)O, ont permis d'améliorer nettement les densités de courant critique jusqu'à des valeurs de 95 kA. Cm-2 sous champ propre, à 77 K, pour Bi2O3. D'autres dopants se sont avérés diminuer nettement les propriétés supraconductrices comme le calcium. Enfin, un troisième groupe de dopants (par exemple BaF2) ne semble pas changer les microstructures ou les propriétés supraconductrices des céramiques d'YBa2Cu3O7-delta [etc]
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Trosset-Jarnieux, Stéphanie. "Cuprates de thallium type 1223 : effet d'une substitution Tl-Pb, Sr-Ba et O-F sur la stabilité chimique et thermique : relations composition-propriétés supraconductrices." Lyon 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LYO10311.
Full textAbstract:
Les nombreuses substitutions realisees sur les cuprates de thallium appartenant au systeme tl-ba-ca-cu-o ainsi que la diversite des traitements thermiques utilises au cours de l'elaboration ont eu pour objectif l'amelioration des proprietes supraconductrices en vue de developper des applications a la temperature de l'azote liquide. Le present memoire decrit l'elaboration des materiaux repondant a la formule generale (tl#xpb#1#-#x)(sr#1#-#yba#y)ca#2cu#3o#z. Les conditions d'elaboration de phases de purete controlee ont ete maitrisees a travers la connaissance des limites du domaine monophase en composition et en temperature. L'evolution du domaine a ete etudiee dans le cas ou l'oxygene est substitue par le fluor conduisant a la stoechiometrie (tl#xpb#1#-#x)(sr#1#-#yba#y)#2ca#2cu#3o#zf#2#z#'. Les limites du domaine d'existence des phases fluorees ont ete definies pour x=0,7 et 0,5 et y=0,2. Pour des materiaux monophases, il a ete montre que le structures de type 1223 substitues tl/pb et sr/ba acceptaient une sous-stoechiometrie en thallium. Les proprietes supraconductrices (temperature critique, lignes d'irreversibilite et densite de courant critique) ont ete etudiees en termes de composition.
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Meslin, Sophie. "Infiltration et croissance des céramiques YBa2Cu3O7-X texturées à structure perforée : relations microstructures et propriétés supraconductrices." Caen, 2006. http://www.theses.fr/2006CAEN2022.
Full textAbstract:
L’oxyde supraconducteur YBa2Cu3O7 (Y123) qui possède une température critique de 92 K a éveillé à sa découverte un grand enthousiasme et est la source de nombreux travaux. Grâce à ses bonnes propriétés supraconductrices à la température de l’azote liquide (77 K) il semble être le plus prometteur pour les applications sous champ magnétique. Pour obtenir des densités de courant critique élevées, il est nécessaire de les densifier et d’induire une orientation cristallographique préférentielle. Ce travail a consisté à élaborer des échantillons plus performants en terme de propriétés supraconductrices. Le procédé conventionnel de texturation induit des fissures et de la porosité dans les échantillons et nécessite l’ajout de dopants pour améliorer ses propriétés. Nous avons étudié un nouveau procédé « infiltration et croissance » ainsi que la mise en forme d’une géométrie originale « à parois minces ». Les caractérisations effectuées sur la microstructure, la texture et les propriétés supraconductrices sont rapportées. L’optimisation du procédé a consisté à comprendre les mécanismes d’infiltration et de croissance, puis à rechercher la configuration et la composition donnant des échantillons les plus performants. Des densités de courants critiques de l’ordre de 68 kA/cm2 en champ propre ont été mesurées à 77 K. L’étude des échantillons perforés a montré que, grâces aux « trous » artificiels, les microstructures sont exempt de porosité, les échantillons se refroidissent plus rapidement et l’oxygénation est plus rapide et homogène comparé aux matériaux non perforésThe superconducting oxide YBa2Cu3O7 (Y123), with its critical temperature of 92 K woke up with its discovery a great enthusiasm and continues to be the source of many works. Thanks to its good superconductive properties at the liquid nitrogen temperature (77 K) it seems to be very promising for the applications under magnetic field. In order to obtain higher critical current densities, it is necessary to increase their bulk density and to induce a preferential crystallographic orientation. This work consisted of elaborating improved samples in term of superconducting properties. The conventional texture process induces cracks and porosities in the samples and requires addition of doping agents in order to improve materials properties. We have studied a new process named "infiltration and growth" as well as an original geometry "with thin walls". The characterizations carried out on this superconducting microstructures, concerning texture and properties are reported. The optimization of the synthesis process consisted in understanding the mechanisms of infiltration and growth, then to seek the configuration and the composition giving of the most powerful samples. Critical currents densities close to 68 kA/cm2 under self field have been measured at 77 K. The study of the perforated samples showed that, thanks to the artificial "holes", the microstructures are free of porosities and the samples cool more quickly. Concerning the oxygenation process of the samples this take place easier and its more homogeneous, compared to non-perforated pellets
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Beaumont, Virginie. "Synthèse de films minces de NdBa2Cu7O7-delta par ablation laser : étude des mécanismes de croissance et des propriétés physiques." Caen, 2002. http://www.theses.fr/2002CAEN2004.
Full textAbstract:
Des films minces supraconducteurs de NdBa2Cu3O7-delta (NBCO) ont été synthétisés par la méthode de l'ablation laser. Les conditions de croissance et les propriétés physiques ont été étudiées. Le choix de l'atmosphère de dépôt s'est avéré être un paramètre important pour la croissance de films minces orientés avec l'axe c perpendiculaire au plan de substrat. Les meilleurs films ont été obtenus dans une atmosphère mixte d'argon (97%) et d'oxygène (3%). Ces films présentent une température critique (Tc) de 94 K proche de la température critique maximale obtenue pour ce matériau. Pour optimiser davantage le comportement de nos films, l'influence des paramètres tels que la pression totale, la fréquence du laser, l'énergie du laser et les conditions de refroidissement (rampe de refroidissement et température d'introduction de l'oxygène après le dépôt) a aussi été étudiée. Les films déposés sous ces conditions ont une rugosité de surface plus faible que celle des films de YBa2Cu3O7-delta (YBCO) et une densité de courant critique d'un ordre de grandeur inférieur à celle obtenue pour les films YBCO. Ce résultat peut être attribué à la diminution de la concentration des défauts de croissance qui diminue le nombre de centre de piégeage des vortex [etc]
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Belkasri, Abdelkhalek. "Antiferromagnétisme et corrélations fortes dans les supraconducteurs à haute température." Aix-Marseille 1, 1994. http://www.theses.fr/1994AIX11030.
Full textAbstract:
Le but de cette thèse est d'étudier les propriétés magnétiques des oxydes de cuivre supraconducteurs à haute température dans le cadre du modèle t-j. Le paramètre t est l'énergie du transfert d'un site à l'autre et j est l'énergie de super-échange antiferromagnétique entre les spins, avec la contrainte qu'un site ne peut être occupé par plus d'une charge. Nous examinons tout particulièrement la transition de la phase antiferromagnetique (afm) ordonnée vers la phase désordonnée. Nous nous sommes intéressés à l'effet du mouvement des charges introduites par le dopage sur l'ordre afm, et la façon par laquelle ce mouvement détruit cet ordre et amortit les ondes de spins. Pour montrer l'instabilité de l'ordre afm, nous partons d'un environnement magnétique ordonné et nous pouvons, par conséquent, faire l'approximation linéaire des ondes de spins pour le modèle t-j. Nous avons trouvé que pour une certaine densité critique de charges (delta#c=2. 7%), l'ordre afm de longue portée est détruit et le mode collectif d'excitation en ondes de spin est amorti. En ce qui concerne les phases des oxydes de cuivre pour lesquelles l'environnement magnétique n'est que localement ordonné, l'approximation linéaire des ondes de spin est inappropriée. Dans le cadre du modèle spin-trou, nous nous sommes intéressés à l'influence de l'environnement magnétique sur le mouvement des charges. Nous avons trouvé que lorsque l'on change l'environnement magnétique d'un état désordonné à un état localement ordonné, le spectre de la charge subit un changement drastique. En particulier, le minimum d'énergie est déplacé des positions (pi, pi) a (pi/2, pi/2) dans la zone de Brillouin
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Masson, Philippe. "Etude d'écrans supraconducteurs à haute température critique massifs : application à la réalisation d'une machine électrique de conception originale." Nancy 1, 2002. http://www.theses.fr/2002NAN10274.
Full textAbstract:
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 développésAfter a zero magnetic field cooling, high temperature superconductors are able to expel the flux lines out of their volume. We propose to use this property to make an inductor for electrical motors using superconducting shields to concentrate the flux density. As the theoretical study of this system requires the use of numerical calculation, we have developed a 3D magnetic field calculation tool based on a Markov chain Monte-Carlo method. This probabilistic method leads to a quantifiable error of calculation that we have minimized by using a signal regularization method. We have made the design of an inductor and have realized it. Thus, we have verified the efficiency of the structure and the efficiency of the calculation tools developed
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Kosheleva, Natalia. "Optimization of production and use superconductor products." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10094/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse est consacré à l'optimisation du processus de fabrication des supraconducteurs à basse température (SBT) et à haute température (SHT). Le but est l'optimisation de fabrication de ces produits.Le premier chapitre est dédié au processus de production des SBT. La recherche concerne le problème de réchauffement de la surface des fils par les forces de friction lors du processus d’étirage. Le processus de réchauffement/refroidissement génère des contraintes résiduelles. Cet aspect a été traité dans ce chapitre. On y présente également une méthode pour déterminer les angles optimaux des outils utilisés dans la fabrication des supraconducteurs.Le deuxième chapitre donne une présentation générale des SHT. On donne d’abord l’historique de ces produits, ensuite les développements en cours et les perspectives. Il présente aussi le processus de fabrication de ce matériel et ses défis. Le chapitre traite en particulier des SHT de deuxième génération et montre l’intérêt de l’emploi de la modélisation numérique.Le troisième chapitre présente un modèle simplifié pour le comportement mécanique des SHT. Ce modèle est basé sur la théorie classique des poutres associée à une discrétisation de la poutre en sous-couches travaillant en traction-compression. Ce modèle prend en compte le comportement plastique des composantes de la poutre SHT. Le modèle a été implémenté dans un environnement MATLAB. La validation du modèle est effectuée par sa confrontation à des analyses par éléments finis. Le modèle est ensuite utilisé pour l'analyse des configurations industrielles dans un but d’optimisation.Le quatrième chapitre présente la vérification numérique du modèle décrit dans le chapitre précédent sur un essai de flexion effectuée en laboratoire sur une bande «poutre» en SHT. La comparaison entre les résultats numériques et les données expérimentales montre le bon fonctionnement du modèle développéThis thesis is devoted to the optimization the process of production of low-temperature superconductor (LTS) as well as high-temperature superconductor (HTS) products. The aim of the work is the optimization of the fabrication process. Chapter 1 deals with the process of production of low-temperature superconductors. It provides analysis of the heating/cooling phenomena in the fabrication process. The chapter also proposes a method for determining the optimum angles of tools used in the fabrication of low-temperature superconductor. Chapter 2 provides a general presentation of the high-temperature superconductors (HTS). The history of development of this material is summarized. The chapter gives a particular focus on the 2nd Generation of HTS. After a presentation of the structure of the high-temperature superconductor, the fabrication process and the challenges, we present the need for the use of numerical model on the design and fabrication of HTS.Chapter 3 presents a simplified model for HTS beams. This model is based on the classical beam theory together with the discretization of each layer in small sub-layers working under purely axial stresses. The model takes into consideration the plastic behavior of the HTS constitutive materials. This model was implemented using MATLAB software. It presents also the validation of this model by its confrontation to finite element analyses as well as its use in the optimal design of HTS. Chapter 4 presents the verification of the numerical model presented in the previous chapter for high-temperature multilayer 2G. The verification is carried out on a bending beam test conducted on a high-temperature superconductor tape. The test was presented first. The comparison of the numerical and experimental results allows the validation of the simplified model on experimental tests
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Ben, Salem Ezzedine. "Halogénation et propriétés structurales et supraconductrices des oxydes La₂₋ₓBaₓCuO₄ (phases de type T) et La₁,₈₋ₓSmₓSr₀,₂CuO₄ (phases de type T, T* ou T')." Bordeaux 1, 1994. http://www.theses.fr/1994BOR10642.
Full textAbstract:
L'étude de l'influence de traitements d'halogénation sur les propriétés structurales et supraconductrices des cuprates de structure de type T,T' ou T* a permis de mettre en évidence : la restauration après fluoration de la supraconductivite dans le cas de l'oxyde La1,875Ba0,125CuO₄ de structure de type T. Celle-ci s'accompagne de la modification de la transition structurale orthorhombique (MTO) quadratique (LTT) ; l'apparition d' un comportement supraconducteur après traitement sous chlore de l' oxyde LaSm0,8Sr₀,₂CuO₄ de structure de type T*. La fluoration de cet oxyde conduit a la formation de deux phases isotypes. Leurs propriétés structurales et supraconductrices ont été étudiées a l'aide de diverses techniques: diffraction X et neutronique, EXAFS, susceptibilité magnétique, conductivité électrique et thermique, pouvoir thermoélectrique. . .
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Meslin, Sophie. "Infiltration et croissance des céramiques YBa2Cu3O7-d texturées à structure perforée: relations microstructures et propriétés supraconductrices." Phd thesis, Université de Caen, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00126230.
Full textAbstract:
L'oxyde supraconducteur YBa2Cu3O7Δ (Y123) qui possède une température critique de 92 K a éveillé à sa découverte un grand enthousiasme et est la source de nombreux travaux. Grâce à ses bonnes propriétés supraconductrices à la température de l'azote liquide (77 K) il semble être le plus prometteur pour les applications sous champ magnétique. Pour obtenir des densités de courant critique élevées, il est nécessaire de les densifier et d'induire une orientation cristallographique préférentielle.Ce travail a consisté à élaborer des échantillons plus performants en terme de propriétés supraconductrices. Le procédé conventionnel de texturation induit des fissures et de la porosité dans les échantillons et nécessite l'ajout de dopants pour améliorer ses propriétés. Nous avons étudié un nouveau procédé « infiltration et croissance » ainsi que la mise en forme d'une géométrie originale « à parois minces ». Les caractérisations effectuées sur la microstructure, la texture et les propriétés supraconductrices sont rapportées.
L'optimisation du procédé a consisté à comprendre les mécanismes d'infiltration et de croissance, puis à rechercher la configuration et la composition donnant des échantillons les plus performants. Des densités de courants critiques de l'ordre de 68 kA/cm2 en champ propre ont été mesurées à 77 K.
L'étude des échantillons perforés a montré que, grâces aux « trous » artificiels, les microstructures sont exempt de porosité, les échantillons se refroidissent plus rapidement et l'oxygénation est plus rapide et homogène comparé aux matériaux non perforés.
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Petrişor, Traian. "Structures magnétiques modulés pour le pinning magnétique dans les supraconducteurs à haute température." Thesis, Nancy 1, 2011. http://www.theses.fr/2011NAN10086/document.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur la réalisation et l'étude de systèmes hybrides d'interface entre une couche magnétique et un supraconducteur. Tout d'abord, nous avons réalisé et étudié des structures magnétiques mésoscopiques dont les propriétés magnétiques ont été modulées par l'effet de la dimensionnalité du système (épaisseur et taille latérale). Deux types des structures ont été considérés. La première est constituée par des couches minces de pérovskite LaSrMnO. Par une étude complexe nous avons réussi à démontrer la corrélation directe entre l'incorporation de l'oxygène dans le LaSrMnO et l'évolution de ses propriétés structurales, magnétiques et électriques. Une deuxième classe de matériaux magnétiques étudiés est constituée des métaux de transition (Co) et des alliages (Ni80Fe20). Les couches ont étés structurées par lithographie optique et gravure ionique sous forme d'objets de taille micronique. Par la suite, ces structures ferromagnétiques ont été interfacées avec des films minces constitués d'un supraconducteur à haute température : YBaCuO. L'objectif ultime de cette étude a été le contrôle de la dynamique des vortex dans le supraconducteur par deux types de mécanismes: intrinsèque ou les centres de pinning sont les défauts structuraux dans le film supraconducteur et un mécanisme extrinsèque lié à l'influence des modulations du champ magnétique généré par la structure magnétique mésoscopique adjacenteThe present thesis deals with the fabrication and study of hybrid, ferromagnetic/superconducting, interface systems. Magnetic mezoscopic systems, whose magnetic properties were modulated by the dimensionality (thickness and lateral size) of the systems was studied. Two types of structures were considered. The first consisted of perovskite-like epitaxial LaSrMnO thin films. We have demonstrated the direct correlation between oxygen incorporation in the LaSrMnO lattice and the evolution of its structural, magnetic and electric properties. A second class of magnetic materials that has been studied consisted of transition metals (Co) and alloys (Ni80Fe20). We have defined micronic objects from the as-deposited films, by means of optical lithography and ion beam etching. These structures were then integrated to form an interface with thin epitaxial high Tc superconducting films: YBaCuO. The ultimate goal of the above studies was the control of vortex dynamics within the superconducting layer by two mechanisms: the first, intrinsic, in which flux pinning is achieved by structural defects within the superconducting film, and a second one, extrinsic, correlated with influence of the magnetic field modulations created by the adjacent mezoscopic magnetic structure
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Delorme, Fabian. "Influence de la microstructure et de la texture sur les propriétés supraconductrices de céramiques (RE,Y)Ba2Cu3O7-d texturées. Synthèse et caractérisation." Phd thesis, Université de Caen, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00444049.
Full textAbstract:
Ce travail a été consacré à l'étude de l'influence de différents paramètres microstructuraux sur les propriétés supraconductrices de céramiques d'YBa2Cu3O7-d, texturées par TSMTG, afin d'essayer d'obtenir les meilleures densités de courant critique possibles en vue d'applications. La première partie traite de l'étude d'un paramètre microstructural particulier observé dans les composés REBa2Cu3O7-d : les macles. Une revue des méthodes de caractérisation utilisables a tout d'abord été réalisée, rejetant l'observation par microscopie optique en lumière polarisée et l'enregistrement de « rocking curves ». De nouvelles méthodes ont été proposées pour une analyse qualitative (figures des pôles (200) et (020)) et quantitative (images obtenues à partir des électrons secondaires en microscopie électronique à balayage). Des essais de démaclage de céramiques texturées par traitements thermomécaniques n'ont pas permis d'obtenir d'échantillons démaclés. Une seconde partie traite de l'influence d'ajouts de dopants sur les propriétés supraconductrices. Certains dopants, comme Bi2O3, Gd2O3, Dy2O3, ou Tb(III/IV)O, ont permis d'améliorer nettement les densités de courant critique jusqu'à des valeurs de 95 kA.cm-2 sous champ propre, à 77 K, pour Bi2O3. D'autres dopants se sont avérés diminuer nettement les propriétés supraconductrices comme le calcium. Enfin, un troisième groupe de dopants (par exemple BaF2), ne semble pas changer les microstructures ou les propriétés supraconductrices des céramiques d'YBa2Cu3O7-d. Enfin, la grande fragilité des échantillons de céramiques d'YBa2Cu3O7-d soumis à l'action de l'eau a été mise en évidence dans le cadre d'études sur le stockage de ces matériaux. Un modèle de l'action de l'eau sur les échantillons d'Y123 par un échange Ba2+/« espèce protonée » a été proposé.
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Benkaddour, Mourad. "Céramiques conductrices oxydes à base de bismuth, terre rare et vanadium : élaboration, microstructure et propriétés électriques." Lille 1, 2000. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2000/50376-2000-408.pdf.
Full textAbstract:
Les conducteurs par ions oxydes a base de bismuth, terre rare et vanadium presentent des domaines significatifs de trempe a l'air d'une solution solide de type fluorine derivant de la variete bi 2o 3. Parmi ceux-ci, l'oxyde mixte bi 0 , 8 5pr 0 , 1 0 5v 0 , 0 4 5o 1 , 5 4 5 presente une interessante combinaison stabilite - conductivite electrique ( = 0,2 - 1cm - 1 a 700\c). Des ameliorations ont ete realisees au niveau de la preparation des ceramiques par utilisation d'une methode de broyage par attrition. Cette derniere a permis d'obtenir une poudre homogene et fine avec des tailles de particules de l'ordre de 0,5m. L'etude du frittage des echantillons, elabores a partir de cette poudre a revele un domaine de densification tres important entre 600 et 780\c, puis une croissance des grains au dela de 780\c. Le traitement thermique des echantillons a 900\c a permis d'obtenir des compacites elevees (> 95%). La spectroscopie d'impedance a montre que les diagrammes obtenus a 200\c, sont caracterises par un seul demi cercle, avec aucune separation distincte des reponses des grains, des joints de grains et des pores n'est observee. La croissance de la taille des grains a peu d'influence sur les spectres d'impedance, ce qui permet de dire que les joints de grains s'averent non bloquants vis a vis de la conductivite dans ce cas. Les resultats des affinements structuraux sur poudre par la methode de rietveld, effectues sur la base du modele de willis ont ete discutes et correles aux evolutions de la stabilite et des proprietes conductrices des materiaux.
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Dai, Yaomin. "Etude des propriétés optiques du système supraconducteur Ba122 à base de fer par spectroscopie infrarouge." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00733150.
Full textAbstract:
Lorsque des atomes sont assemblés dans un solide, des nouveaux phénomènes surgissent en raison de l'interaction forte entre noyaux et électrons. Par exemple, dans des matériaux anisotropes de faible dimension ou dans des m étaux à forte densité d' états au niveau de Fermi, de densité de spin (SDW) ou de charge (CDW) peuvent se former à basse température. La supraconductivité est présente dans certains matériaux quand il refroidit en dessous d'une température critique. Toutes ces phases peuvent apparaître d'une façon isolée ou coexister avec une autre. Et, dans ce cas, une interaction forte ou de la compétition peut exister entre ces phases. Le mécanisme de formation de ces phases et les relations entre elles sont toujours le centre d'intérêt quand elles sont découvertes dans un nouveau matériau. Ba1−xKxFe2As2 et Ba(Fe1−xCox)2As2 ont été découverts comme une nouvelle famille de supraconducteurs à haute Tc. C'est le système supraconducteur Ba122 à base de fer. Le composé parent de cette famille est BaFe2As2 qui a une transition d'onde de densité de spin à environ 138 K. Lorsque le dopage du composé parent est fait par des trous [Ba1−xKxFe2As2] ou par des électrons [Ba(Fe1−xCox)2As2], le magnétisme est supprimé et la supraconductivité apparaît. Dans une gamme de dopage considérablement large, la phase SDW et la supraconductivité coexistent. Dans ce cas, la symétrie du gap supraconducteur les relations entre les ordres coexistants produisent des phénomènes et des comportements nouveaux. Dans cette thèse, nous avons étudié les propriétés optiques des supraconducteurs à base de fer dopés trous [Ba1−xKxFe2As2] et électrons [Ba(Fe1−xCox)2As2]. Dans les composés dopés optimalement par K ou Co, nous avons trouvé différentes réponses dans la conductivité optique de basse énergie. En comparant les propriétés optiques et les sites de dopage de ces deux échantillons dopés de fa con optimale, nous avons fourni des preuves solides pour une symétrie d'appariement s± dans le système Ba122. Dans le composé sous-dopé Ba0.6K0.4Fe2As2 nous avons observé, en plus du gap SDW et de celui supraconducteur, un plus petit gap à plus faible énergie. Nous avons étudié la dépendance en température et dopage des trois gaps. Avec cela, combinée à une analyse de poids spectral, nous avons conclu que ce gap nouveau partage les mêmes états électroniques que le condensat supraconducteurs. Nous avons interprété ce gap par un scénario de précurseur de la phase supraconductrice. En revanche, la transition SDW diminue les états électroniques disponibles pour le condensat supraconducteur, agissant comme un ordre en compétition à la supraconductivité.
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Sousa, Rui de. "Contribution à l'étude de la physique des vortex dans le supraconducteur fortement lamellaire Bi2Sr2CaCu2O8 irradié aux ions lourds." Tours, 2001. http://www.theses.fr/2001TOUR4005.
Full textAbstract:
Nous présentons une contribution expérimentale à l'étude de la physique des systèmes désordonnés de ligne de flux dans les supraconducteurs à haute température critique irradiés aux ions lourds. L'intérêt de telles radiations est de former dans le matériaux des colonnes amorphes, de rayon moyen comparable à la dimension des coeurs de vortex, qui vont donner lieu à du désordre corrélé dans le réseau des lignes. Dans le cas de défauts colonnaires parallèles, on attend la formation d'un verre de lignes de vortex dont la physique est analogue à celle du "bose glass" prédit dans le problème de la localisation de bosons bidimensionnels. A partir de mesure de magnétotransport dans le supraconducteur fortement lamellaire Bi2Sr2CaCu2O8+8, nous avons étudié la dynamique de cette phase et sa stabilité en fonction de la température et d'une composante transverse du champ magnétique. L'absence d'une théorie générale des transitions vitreuses, en en particulier la question fondamentale toujours ouverte de savoir si elles obéissent aux règles habituelles d'universalité des transitions de phases classiques du second ordre, nous a conduit à nous intéresser à la fusion du "Bose glass". Les résultats que nous avons obtenus pour différentes densité de défauts colonnaires et valeurs du facteur de remplissage suggèrent un comportement critique universel de la conductivité au voisinage de cette transition. Les structures qu'adoptent les lignes de flux en présence d'une composante transverse non nulle du champ magnétique, font encore l'objet de nombreuses controverses. Nos résultats montrent, conformément aux prédictions théoriques, l'existance d'un effet Meissner transverse lorsque l'angle 0 entre le champ magnétique appliqué et la direction des défauts est inférieur à un angle critique 0c. La ligne de transition 0c(T) est bien comprise si on introduitt d'une manière phénoménologique dans le modèle théorique la forte anisotropie des propriétés électroniques du composé Bi2Sr2CaCu2O8+8. Finalement, l'existence de structures de lignes de flux en "escalier" est démontrée par l'étude du comportement critique de la résistivité en fonction de la température lorsque 0 > 0cT.
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Dardant, Agnès. "Elaboration et comportement magnétique de céramiques YBa2Cu3O7-delta à grains désorientés : influence d'inhomogéneités chimiques." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 1995. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00149138.
Full textAbstract:
La présence d'inhomogéneités chimiques (phases secondaires telles que BaCuO2, CuO, carbonates...) dans les céramiques YBa2Cu3O7-x non texturées pourrait expliquer en partie leurs limitations en transport de courant. Nous montrons que ces impuretés influent sur tout le cycle d'élaboration du matériau, depuis la synthèse de la poudre jusqu' a la céramique. La régéneration d'une poudre dégradée en milieu atmosphérique est analysée et discutée. Puis, une voie de synthèse originale utilisant le nitrate de baryum comme précurseur est développée. Le comportement magnétique en champ faible de céramiques issues de deux types de poudres, l' une contenant des carbonates, l'autre synthetisée par la voie oxy-nitrate a été déterminée en relation avec l'oxygène. Enfin, nous présentons une technique originale pouvant conduire a un matériau pur: l'analyse thermique a vitesse de transformation controlée.
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Bressolles, Jean-Claude. "Elaboration et caracterisation microstructurale de couches ceramiques supraconductrices YBa2Cu3O7-x sur substrat métallique." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30177.
Full textAbstract:
Des couches supraconductrices epaisses (60-90 m) ont ete elaborees sur acier refractaire et sur cuivre. La methode originale de preparation implique une preparation de la surface du metal, une sedimentation de poudres, un pressage et un frittage a haute temperature. Les couches sont obtenues par cosedimentation de poudres yba#2cu#3o#7#-#x et ag. Elles sont directement en contact avec le substrat. Dans le cas d'un substrat en acier, l'accrochage de la couche est assure par la creation a la surface du metal d'une macrorugosite. Les couches presentent une temperature critique de 95 k et une densite de courant critique a 77 k de 200 acm#-#2. L'analyse de la section transverse fait apparaitre a l'interface metal-ceramique un film tres mince (1 m) a base d'oxydes mixtes de ba et al. La dispersion des particules d'argent est homogene sans qu'il y ait une interaction decelable entre yba#2cu#3o#7#-#x et ag. Sur un support en cuivre, la difference essentielle reside dans le developpement d'une couche intermediaire de cu#2o pendant le frittage en atmosphere d'oxygene. Malgre cela, l'adherence et les proprietes electriques sont preservees. Cependant l'existence d'une microfissuration entraine une diminution de la densite de courant critique. L'adherence de la couche ceramique au substrat en acier resulte de l'existence d'un film tres mince qui assure la continuite entre le metal et la ceramique et d'un bon comportement mecanique de la couche au cours du refroidissement lie a la presence d'argent. La diffraction des rayons x a haute temperature montre que l'argent accommode les contraintes induites par les variations de temperature. Dans le cas du cuivre, l'argent joue un role encore plus crucial pour preserver la flexibilite de la couche. L'addition d'argent conduit a une meilleure jonction entre grains. Les bonnes proprietes electriques sont dues egalement au fait que les grains sont orientes au cours du pressage. Enfin l'analyse chimique microstructurale montre que la diffusion des elements du substrat est limitee ce qui evite l'alteration des proprietes electriques
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Avronsart, Julien. "Conception d’un aimant supraconducteur MgB₂ à hauts champs." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS292/document.
Full textAbstract:
La raréfaction de l'hélium utilisé pour le refroidissement des aimants supraconducteurs pousse les fabricants d'aimants supraconducteurs à se tourner vers d'autres types de supraconducteurs performants qui peuvent être employés et refroidis par conduction solide; C'est le cas du MgB₂ . Découvert en 2001, sa température critique (39 K), sa production en série sous différentes formes (rubans, câbles, films etc…) sur de grandes longueurs permettent d'envisager une utilisation à un prix compétitif dans les aimants en remplacement des supraconducteurs basses températures historiques que sont le NbTi et le Nb₃Sn.Cependant, les conducteurs en MgB₂doivent encore être améliorés notamment leur tenue mécanique par rapport aux conducteurs en NbTi et leurs performances réelles à hauts champs doivent encore être démontrées dans les applications concrètes.Cette thèse a pour but le dimensionnement et la fabrication d'un prototype d'aimant MgB₂ refroidi par conduction solide générant un champ au centre de 2 T dans un champ de fond de 3 T. Trois longueurs de conducteur ont du être soudées par deux jonctions résistives au centre du bobinage complexifiant la fabrication du prototype. La thèse s'articule autour de trois axes structurant. Tout d'abord, des caractérisations des performances supraconductrices et mécaniques de différents conducteurs en MgB₂ permettent de sélectionner le conducteur utilisé pour le bobinage du prototype. Ensuite, le dimensionnement du prototype est présenté : calculs mécaniques, thermiques, magnétiques et thermalisation de l'aimant sans oublier la protection. Après la phase de dimensionnement, les étapes nécessaires à la fabrication du prototype (bobinage,imprégnation, mise en place de l'instrumentation et des systèmes de thermalisations) sont détaillées. Afin de valider les étapes précédentes et les performances du prototype, la thèse se termine par une présentation et une analyse des résultats des tests effectués sur le prototypeHelium shortage is an issue for superconducting magnets and drives superconducting magnet designer to find other types of effective superconductors that could be used in conduction-cooled magnets.MgB₂ is a promising superconducting material and could fill the demand. MgB₂ was discovered in2001, its critical temperature (39 K) as well as its mass production of a variety of shapes (ribbons, films, cables, wires…) over long length makes MgB₂ a competitive substitute to historical low temperature superconductors such as NbTi and Nb₃Sn in magnets. Although promising, MgB₂ conductors still need mechanical improvement compared to NbTi's and their performance in practical applications has yet to be demonstrated especially for low bending radius magnets. This thesis aims to design and builda MgB₂ conduction-cooled prototype generating a 2 T on the axis on its own in a 3 T background field. Three lengths of conductors were fused by two resistive junctions at the very heart of the winding challenging the design and the fabrication because of the thermal issues. The thesis focuses on three main topics. First, superconducting and mechanical performances of several MgB₂ conductors candidates for the prototype are analyzed and discussed. The design calculation (magnetic, mechanical,thermalization of the prototype and protection) and all the fabrication process (winding, instrumentation, thermal apparatus and impregnation) are presented. In order to validate the fabrication steps and the performances of the prototype, the protoype is tested and the results discussed in the last chapter
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Ciceron, Jérémie. "Superconducting magnetic energy storage with second-generation high temperature superconductors." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT012/document.
Full textAbstract:
En chargeant en courant une inductance supraconductrice, on stock de l’énergie magnétique. Ce principe est appelé SMES pour Superconducting Magnetic Energy Storage. Ce type de dispositifs a une densité d’énergie relativement faible mais peut avoir une densité de puissance élevée. Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet BOSSE, qui vise à mettre au point un démonstrateur de SMES dans la gamme du MJ. Ce SMES sera à la fois plus compacte que ses prédécesseurs et battra le record actuel d’énergie spécifique d’un bobinage supraconducteur en atteignant 20 kJ/kg. Cet objectif sera atteint grâce à l’utilisation de supraconducteurs haute température critique de seconde génération, dits conducteurs « REBCO ».Cette thèse aborde de manière générale la problématique du design de SMES et propose des éléments de réflexion et des solutions pour un pré-design rapide du bobinage d’un SMES. Le design du SMES à haute densité d’énergie du projet BOSSE est détaillé.Des éléments modulaires (galettes de ruban REBCO) du SMES ont été fabriqués et testés en champ propre et sous champ magnétique externe. Les méthodes et les résultats de détection de transition des galettes de l’état supraconducteur vers l’état normal sont présentés. Ces détections ont permis de garantir l’intégrité des galettes REBCO lors de transitions, même à très forte densité de courant (980 A/mm2 dans le conducteur nu).Ce travail est soutenu par la DGA (Direction Générale de l’Armement)Magnetic energy is stored when a superconducting inductance is fed with current. This principle is called SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage). This kind of device has a relatively low energy density but can have a high power density. This PhD work has been conducted in the frame of the BOSSE project with the objective to develop a SMES demonstrator in the MJ range. This SMES will be especially compact and will reach a specific energy of 20 kJ/kg of winding, which is 50 % over the current world record for a superconducting coil. This performance is made possible by the use of 2nd generation high critical temperature superconductors, so-called “REBCO” conductors.This work tackles the general problematic of SMES design and proposes elements of reflection and solutions for fast pre-design of a SMES winding. The design of the high specific energy SMES of the BOSSE project is presented in detail.Modular elements (pancakes of REBCO tapes) of the SMES have been manufactured and tested in self-field and under background magnetic field. During these tests, transitions from superconducting state to normal state have been detected. These early detections have prevented the pancakes to be damaged when transitions occurred, even at very high current density (980 A/mm2 in the bare conductor). The measurement method is presented, as well as the results of the tests.The BOSSE project has been funded by the DGA (French Defence Procurement Agency)
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Texier, Yoan. "Diagramme de phase et corrélations électroniques dans les supraconducteurs à base de Fer : une étude par RMN." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00869743.
Full textAbstract:
La découverte en 2008 de supraconductivité à relativement haute température (Tc,max = 56K) dans les pnictures de Fer a ravivé les questions fondamentales sur l'origine et la nature de la supraconductivité posés par les supraconducteurs non conventionnels. En particulier, la présence d'une phase antiferromagnétique à proximité de celle supraconductrice dans leur diagramme de phase pose la question du lien entre magnétisme et supraconductivité. Ces supraconducteurs à base de Fe présentent un diagramme de phase générique, mais quelques exceptions remettent en question une description qui se voudrait universelle. Nous avons choisi d'étudier ces cas particuliers grâce à une sonde locale, la résonance magnétique nucléaire (RMN). Nos observations nous ont non seulement permis de comprendre la raison de ces exceptions, mais aussi de s'en servir pour mieux sonder les corrélations magnétiques dans ces matériaux, un ingrédient clé pour la compréhension de la supraconductivité. Premier sujet, la coexistence de supraconductivité et de magnétisme : celle-ci a été observée dans la plupart des supraconducteurs à base de Fer de façon homogène ou inhomogène, mais toujours pour des états magnétiques à faible TN et faibles moments en accord avec des descriptions itinérantes à faibles corrélations. Pourtant un nouveau composé au Sélénium est venu remettre en cause ces conclusions en présentant une apparente coexistence homogène entre une forte supraconductivité macroscopique (Tc ≈ 30K) et un très fort antiferromagnétisme (TN ≈ 600K, moments magnétiques de valeur élevée de 3.3µB). Cette observation suggère donc une description ici plutôt en terme d'isolants de Mott contrairement aux autres supraconducteurs à base de Fer. Nos mesures RMN permettent de montrer en fait l'existence d'une séparation de phase et de statuer sur la stœchiométrie et les propriétés électroniques des différentes phases, pour finalement réconcilier ce composé et les autres familles. Deuxième exception : dans la famille archétype BaFe₂As₂, tous les dopages sur site Fer ou Arsenic ou même l'application de pression mènent à la supraconductivité, sauf dans le cas du dopage au Manganèse ou au Chrome en site Fer, qui ne provoquent pas l'apparition de la supraconductivité. Nos mesures RMN nous ont permis de sonder la nature de la transition magnétique, mais aussi l'état métallique de ces composés substitués. Nous montrons en particulier que le trou supplémentaire du Manganèse substitué à la place du Fer reste en fait localisé sur son site et se manifeste alors par un moment magnétique localisé. Cette étude du dopage par le Manganèse ouvre la voie à l'idée d'utiliser le Manganèse en faible concentration comme source de moments localisés qui polarisent magnétiquement leur environnement. Cette polarisation permet en effet de caractériser la nature même des corrélations de spin. Nous avons donc utilisé la RMN ainsi que la magnétométrie-SQUID pour mesurer cette polarisation dans des composés supraconducteurs pour sonder les corrélations de spins de ces systèmes. Nous concluons que ces corrélations sont plutôt faibles et indépendantes de la température dans les composés dopés en électrons.
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Benkel, Tara. "Contribution à la conception et réalisation d’un insert supraconducteur haute température critique pour l’obtention de champ magnétique intense." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAT009/document.
Full textAbstract:
Les récents progrès des supraconducteurs à haute température critique (SHTC) rendent ces matériaux très prometteurs pour les applications de grande envergure. Ils montrent des propriétés stupéfiantes, particulièrement à très basse température où ils sont capables de transporter des courants extrêmement élevés. Ces conducteurs sont construits sur un substrat en alliage de nickel qui leurs permettent de supporter des efforts mécaniques considérables. Pour ces raisons, les SHTC sont à présent au cœur de nombreux projets pour bâtir une nouvelle génération d’aimants produisant des champs intenses. Ce travail est mené dans le cadre du projet Nougat dont l’objectif est la conception d’un insert générant 10 T à l’intérieur d’un aimant plus grand de 20 T. Malgré leurs remarquables propriétés, les conducteurs SHTC montrent d’importantes inhomogénéités de performance ce qui, ajouté à leur forte capacité calorifique, peut provoquer des échauffements très localisés. La transition locale du matériau vers un état dissipatif est difficile à détecter notamment à cause de la lente propagation de l’évènement. Le signal de transition risque donc d’être noyé dans le bruit de mesure et être à l’origine de dommages sévères voir irréversibles du conducteur. Pour répondre à ce problème, des électro-aimants sont fabriqués en remplaçant l’isolation électrique par un ruban métallique. Ces aimants sont appelées Bobines Métal-Isolée (BMI). Dans cette configuration et dans le cas spécifique d’une inhomogénéité sur le conducteur, le courant court-circuite le défaut en passant sur la spire suivante ce qui permet d’empêcher la destruction du bobinage. Cependant, dans ce type de bobinage, la stabilité et la linéarité du champ magnétique généré peut être un problème et les dynamiques lentes de ce type de bobine les empêchent de prétendre à être utilisé pour certaines applications. Pour des raisons pratiques, le prototype final du projet Nougat sera construit avec un bobinage métalliquement isolé mais le travail mené ici se concentre sur les bobines électriquement isolées, plus particulièrement l’étude de la transition dans le bobinage afin d’identifier des possibilités de protection fiables. Quelques résultats d’échantillons BMI sont cependant présentés pour comparaison. Dans un premier temps, les contraintes générales de conception de l’insert NOUGAT sont définies, principalement les exigences pour le conducteur et les calculs préliminaires de performance. Cette étude souligne le besoin de caractériser le conducteur SHTC sous haut champ et à basse température, dans des conditions similaires à celles du fonctionnement final du prototype d’insert. Dans un second temps, cette caractérisation expérimentale d’échantillons courts est implémentée dans un modèle pour simuler le comportement de bobines pour la construction d’aimants. L’objectif de ce modèle est d’étudier le départ de transition et sa propagation dans le bobinage. Une des particularités du modèle est la simulation de l’entièreté du bobinage dans le but de prendre en compte les inhomogénéités de performance du conducteur, dont les mesures en continu sont fournies à 77 K en champ propre par les constructeurs. Le dernier axe de ce travail est l’étude de plusieurs échantillons bobinés pour permettre notamment la comparaison entre bobinage isolé électriquement et métalliquement. Leurs comportements électrique, mécanique et thermique sont examinés ainsi que les problèmes de couplage dus à la présence d’un aimant extérieur. Les résultats expérimentaux sont comparés aux calculs préliminaires ainsi qu’aux simulations de modèle. Un protocole expérimental est également proposé pour évaluer les performances d’une bobine sans risque et est testé avec succèsRecent improvements in High Temperature Superconductors (HTS) make them promising for large scale applications. They show astonishing properties, especially at very low temperature where they are able to carry high amount of current. These conductors are also built on a nickel alloy substrate allowing them to face severe mechanical stresses. For these reasons, HTS are now placed at the heart of numerous projects for building a next generation of high field magnets. This work is conducted in the NOUGAT project, which intends to design and build a 10 T HTS insert working in a 20 T background field. Despite their outstanding properties, HTS conductors show strong inhomogeneities in their performance along their length. This added to their high heat capacity can be at the origin of local hot spots. The transition to a dissipative state on this local area is then difficult to detect; because of the low speed of its propagation. The transition signal is likely to be lost in the high noise level environment, which can lead the winding to severe or irreversible damages.One way of dealing with this problem is to create coils where the electric insulation is removed and replaced by a metallic layer, the so-called Metal-as-Insulation winding technique. In this configuration and in a case of an inhomogeneity, the current bypasses through the turn-to-turn contact resistance and prevents the winding from burning. However, in such kind of winding field stability and linearity can be an issue. The slower dynamics obtained with this method prevent its use in some applications.The main focus of this work is therefore insulated coils especially the study of the transition behaviour to explore the possibility of reliable protections. In the same extend, the present work also considers safe ways to evaluate the performance of a wound sample in order for it to work with appropriate margins when at nominal operating conditions. This would decrease the need of a strong detection/protection system: the high heat capacity of the conductor makes windings unlikely to be damaged by an outside event.For practical reasons, the NOUGAT project will be built using MI technique, and therefore some MI coils results are presented in this work for comparison purpose. In a first step, the general design constrains for the NOUGAT project insert are defined, especially tape requirements and performance calculations. This underlines the necessity of characterizing the HTS conductor under high field and at low temperature, under conditions similar to the expected operation of the final insert prototype.In a second step, this experimental short sample characterization is implemented in a model to simulate the behaviour of pancake coils designed to build magnet. The aim of the model is to investigate on the transition start and propagation inside the winding. One of the main specificities is the simulation of the whole winding taking as an input the continuous critical current density measurement given by the providers at 77 K, self-field.The last axis of this work is the study of several wound samples allowing comparison between both insulated and metallic insulated windings. Their electric, magnetic, mechanic and thermal behaviours are examined as well as the coupling issues while working inside an outer magnet. Experimental results are compared to preliminary calculations and modelling results. An experimental protocol to safely evaluate coil performance margins is also proposed and tested successfully.Conclusions are then drawn about the possibility to operate safely full scale HTS magnets with present day conductor performances
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Pesant, Simon. "Étude, par principes premiers, des effets de la corrélation entre électrons sur les propriétés électroniques et magnétiques de polymères pontés et de supraconducteurs à haute température critique." Thèse, 2009. http://hdl.handle.net/1866/4246.
Full textAbstract:
La présente thèse traite de la description de systèmes complexes, notamment des polymères
et des cuprates, par la théorie de la fonctionnelle de la densité. En premier lieu, la
théorie de la fonctionnelle de la densité ainsi que différentes fonctionnelles utilisées pour
simuler les matériaux à l’étude sont présentées. Plus spécifiquement, les fonctionnelles
LDA et GGA sont décrites et leurs limites sont exposées. De plus, le modèle de Hubbard
ainsi que la fonctionnelle LDA+U qui en découle sont abordés dans ce chapitre afin
de permettre la simulation des propriétés de matériaux à forte corrélation électronique.
Par la suite, les résultats obtenus sur les polymères sont résumés par deux articles. Le
premier traite de la variation de la bande interdite entre les polymères pontés et leurs homologues
non pontés. Le second se penche sur l’étude de polymères à faible largeur de
bande interdite. Dans ce dernier, il sera démontré qu’une fonctionnelle hybride, contenant
de l’échange exact, est nécessaire afin de décrire les propriétés électroniques des
systèmes à l’étude. Finalement, le dernier chapitre est consacré à l’étude des cuprates
supraconducteurs. La LDA+U pouvant rendre compte de la forte localisation dans les
orbitales 3d des atomes de cuivre, une étude de l’impact de cette fonctionnelle sur les
propriétés électroniques est effectuée. Un dernier article investiguant différents ordres
magnétiques dans le La2CuO4 dopé termine le dernier chapitre. On trouve aussi, en annexe,
un complément d’information pour le second article et une description de la théorie
de la supraconductivité de Bardeen, Cooper et Schrieffer.Description of complex systems by Density functional theory is treated in this thesis. First, the Density functional theory and a few functionals used to simulate cristals are presented. Specifically, the LDA and GGA functionnals are described and their limits are exposed. Furthermore, the Hubbard model as well as the LDA+U functionnal are addressed in this chapter. These methods enable the study of highly correlated materials. Then, results obtained on polymers are summarized in two articles. The first one treats the band gap variation of ladder-type polymers compared to non ladder type ones. The second article considers small band gap polymers. In this case, it will be shown that an hybrid functional, which contains exact exchange, is required to describe the electronic properties of the polymers under study. Finally, the last chapter address the study of cuprates superconductors. The LDA+U can account for the localization of electrons in copper orbitals. Consequently, a study of the impact of this functionnal on electronic properties of cuprates is conducted. The chapter is ended by an article treating magnetic orders in doped La2CuO4. Supplementary materials of the second article and a description of the theory of superconductivity of Bardeen, Cooper and Schrieffer are put in annex.