IEC 61788-13:2003

NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
61788-13
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2003-05
Supraconductivité –
Partie 13:
Mesure des pertes en courant alternatif –
Méthodes de mesure par magnétomètre
des pertes par hystérésis dans les composites
multifilamentaires de Cu/Nb-Ti
Superconductivity –
Part 13:
AC loss measurements –
Magnetometer methods for hysteresis loss
in Cu/Nb-Ti multifilamentary composites

Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 61788-13:2003
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NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
61788-13
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2003-05
Supraconductivité –
Partie 13:
Mesure des pertes en courant alternatif –
Méthodes de mesure par magnétomètre
des pertes par hystérésis dans les composites
multifilamentaires de Cu/Nb-Ti
Superconductivity –
Part 13:
AC loss measurements –
Magnetometer methods for hysteresis loss
in Cu/Nb-Ti multifilamentary composites

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– 2 –2 61788-13 © CEI:2003
SOMMAIRE
AVANT- PROPOS . 4

INTRODUCTION .6

1 Domaine d'application . 8

2 Références normatives . 8

3 Termes et définitions. 8

4 Spécifications générales .12

5 Méthode de mesure par VSM .16
6 Rapport d'essai .20
Annexe A (informative) Méthode de mesure par SQUID .24
Bibliographie .28

61788-13  IEC:2003 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD . 5

INTRODUCTION .7

1 Scope . 9

2 Normative references. 9

3 Terms and definitions . 9

4 General specifications .13

5 The VSM method of measurement .17
6 Test report.21
Annex A (informative) The SQUID method of measurement .25
Bibliography.29

– 4 –4 61788-13 © CEI:2003
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE

__________
SUPRACONDUCTIVITÉ –
Partie 13: Mesure des pertes en courant alternatif –

Méthodes de mesure par magnétomètre des pertes par hystérésis

dans les composites multifilamentaires de Cu/Nb-Ti

AVANT- PROPOS
1) La CEI (Commission Electrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes Internationales.
Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le
sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation
Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d'études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, spécifications techniques, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités
nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n'a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d'approbation et sa responsabilité
n'est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l'une de ses normes.
6) L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l'objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 61788-13 a été établie par le Comité d’études 90 de la CEI:
Supraconductivité.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
90/137/FDIS 90/141/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de la présente norme.
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 2.
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant 2008. A cette
date, la publication sera
• reconduite;
• supprimée;
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
61788-13  IEC:2003 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION

__________
SUPERCONDUCTIVITY –
Part 13: AC loss measurements –

Magnetometer methods for hysteresis loss

in Cu/Nb-Ti multifilamentary composites

FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International
Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the
two organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical specifications, technical reports or guides and they are accepted by the National
Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject
of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 61788-13 has been prepared by IEC technical committee 90:
Superconductivity.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
90/137/FDIS 90/141/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 2.
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until
2008. At this date, the publication will be
• reconfirmed;
• withdrawn;
• replaced by a revised edition, or
• amended.
– 6 –6 61788-13 © CEI:2003
INTRODUCTION
Le comité d’études 90 de la CEI propose des méthodes de mesure par magnétomètre et

bobines de détection des pertes en courant alternatif des composites filamentaires supra-

conducteurs de Cu/Nb-Ti dans les champs magnétiques transverses variables dans le temps.

Celles-ci représentent les premières étapes de normalisation des méthodes de mesure des

différentes causes des pertes en courant alternatif dans les champs transverses, configuration

la plus fréquemment observée.
Il a été décidé de diviser la proposition initiale susmentionnée en deux documents qui

spécifient deux méthodes normalisées. L'une d'elles décrit la méthode de mesure par

magnétomètre des pertes par hystérésis et des pertes totales en courant alternatif à basse
fréquence (ou vitesse de balayage) dans un champ magnétique à variation lente. La seconde
décrit la méthode de mesure par bobines de détection des pertes totales en courant alternatif
dans les champs magnétiques à plus haute fréquence (ou vitesse de balayage). La gamme des
fréquences est de 0 Hz – 0,06 Hz pour la méthode par magnétomètre et de 0,005 Hz – 1 Hz
pour la méthode par bobines de détection. Le chevauchement entre 0,005 Hz et 0,06 Hz
correspond à une gamme de fréquences complémentaire pour les deux méthodes.
La présente norme décrit la méthode par magnétomètre.

61788-13  IEC:2003 – 7 –
INTRODUCTION
IEC technical committee 90 proposes magnetometer and pickup coil methods for measuring

the AC losses of Cu/Nb-Ti composite superconducting wires in transverse time-varying

magnetic fields. These represent initial steps in standardization of methods for measuring the

various contributions to AC loss in transverse fields, the most frequently encountered

configuration.
It was decided to split the initial proposal mentioned above into two documents covering two

standard methods. One of them describes the magnetometer method for hysteresis loss and

low frequency (or sweep rate) total AC loss measurement in a slowly varying magnetic field,

and the other describes the pickup coil method for total AC loss measurement in higher
frequency (or sweep rate) magnetic fields. The frequency range is 0 Hz – 0,06 Hz for the
magnetometer method and 0,005 Hz – 1 Hz for the pickup-coil method. The overlap between
0,005 Hz and 0,06 Hz is a complementary frequency range for the two methods.
This standard deals with the magnetometer method.

– 8 –8 61788-13 © CEI:2003
SUPRACONDUCTIVITÉ –
Partie 13: Mesure des pertes en courant alternatif –

Méthodes de mesure par magnétomètre des pertes par hystérésis

dans les composites multifilamentaires de Cu/Nb-Ti

1 Domaine d'application
La présente partie de la CEI 61788 décrit des éléments nécessaires pour mesurer les pertes
par hystérésis dans les composites multifilamentaires de Cu/Nb-Ti au moyen d'un
magnétomètre à courant continu ou à faible vitesse de rampe. La présente norme concerne la
mesure des pertes par hystérésis dans les conducteurs composites multifilamentaires de
Cu/Nb-Ti. On suppose que les mesures sont effectuées sur des fils ronds à des températures
égales ou proches de 4,2 K. La magnétométrie en courant continu ou à faible vitesse de rampe
sera effectuée au moyen d'un interféromètre quantique supraconducteur (magnétomètre
SQUID) ou d'un magnétomètre à échantillon vibrant (VSM). Si des différences apparaissent
entre les résultats de magnétomètres étalonnés, les résultats du VSM, extrapolés à une
vitesse de rampe nulle, seront considérés comme définitifs.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent
document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non
datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
CEI 60050-815:2000, Vocabulaire Electrotechnique International (VEI) – Partie 815: Supra-
conductivité
CEI 61788-5, Supraconductivité – Partie 5: Mesure du rapport volumique matrice/supra-
conducteurs – Rapport volumique cuivre/supraconducteur des supraconducteurs composites
de Cu/Nb-Ti
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente partie de la CEI 61788, les définitions données dans la

CEI 60050-815 s'appliquent.
3.1
pertes en courant alternatif
P
dans un supraconducteur composite, puissance dissipée par suite de l'application d'un champ
magnétique ou d'un courant électrique variable avec le temps
[VEI 815-04-54]
NOTE Les pertes en courant alternatif par cycle sont désignées Q. Bien que l'ensemble de ces pertes se fasse
nécessairement par hystérésis au sens large, il est considéré que les pertes en courant alternatif dans un
supraconducteur composite peuvent être divisées en pertes par hystérésis, en pertes par courants de Foucault et
en pertes par couplage, comme défini ci-dessous (voir note 1 et note 2 du VEI 815-04-54).

61788-13  IEC:2003 – 9 –
SUPERCONDUCTIVITY –
Part 13: AC loss measurements –

Magnetometer methods for hysteresis loss

in Cu/Nb-Ti multifilamentary composites

1 Scope
This part of IEC 61788 describes considerations for the measurement of hysteretic loss in
Cu/Nb-Ti multifilamentary composites using DC- or low-ramp-rate magnetometry. This
standard focuses on the measurement of hysteretic loss in multifilamentary Cu/Nb-Ti
composite conductors. Measurements are assumed to be on round wires with temperatures at
or near 4,2 K. DC or low-ramp-rate magnetometry will be performed using either a
superconducting quantum interference device (SQUID magnetometer) or a vibrating-sample
magnetometer (VSM). In case differences between the calibrated magnetometer results are
noted, the VSM results, extrapolated to zero ramp rate, will be taken as definitive.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document.
For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition
of the referenced document (including any amendments) applies.
IEC 60050-815:2000, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) – Part 815:
Superconductivity
IEC 61788-5, Superconductivity – Part 5: Matrix to superconductor volume ratio measurement
– Copper to superconductor volume ratio of Cu/Nb-Ti composite superconductors
3 Terms and definitions
For the purposes of this part of IEC 61788, the definitions given in IEC 60050-815 apply,
together with the following.
3.1
AC loss
P
power dissipated in a composite superconductor due to application of a time-varying magnetic
field or electric current
[IEV 815-04-54]
NOTE The AC loss per magnetic field cycle is designated Q. Although all such loss is inevitably "hysteretic" in the
general sense, the AC loss in a superconducting composite is assumed to be separable into "hysteresis-", "eddy-
current-", and "coupling-" loss components, as defined below (see Note 1 and Note 2 of IEV 815-04-54).

– 10 –10 61788-13 © CEI:2003
3.2
pertes par hystérésis
P
h
pertes indépendantes de la fréquence, se produisant dans un supraconducteur sous l'effet des

variations d'un champ magnétique

NOTE Ces pertes sont dues aux propriétés magnétiques irréversibles de la substance supraconductrice liées à

l'ancrage des lignes de flux.
[VEI 815-04-55]
NOTE Les pertes par hystérésis ne se produisent que dans les zones supraconductrices du composite de Cu/Nb-

Ti et seraient donc présentes, même en l'absence de la matrice. Les pertes par hystérésis par cycle, désignées par

Q , sont associées à la zone de rapport aimantation/champ (M-H) du cycle d'hystérésis, M est parfois appelé
h
«aimantation de courant persistant».
3.3
pertes par courants de Foucault
P
e
pertes survenant dans la matrice normale d'un supraconducteur ou dans le matériau de
structure lorsque le supraconducteur est exposé à un champ magnétique variable, qu'il
s'agisse d'un champ extérieur ou d'un champ propre
[VEI 815-04-56]
NOTE Les pertes par courants de Foucault par cycle sont désignées par Q .
e
3.4
pertes par couplage
P
c
pertes dues au courant de couplage, survenant dans des fils supraconducteurs
multifilamentaires ayant une matrice normale
[VEI 815-04-59]
NOTE Les pertes par couplage par cycle sont désignées par Q .
c
3.5
pertes par couplage par effet de proximité
P
pe
pertes dues à des courants circulant le long des filaments d'un supraconducteur composite et
traversant la matrice intermédiaire rendue supraconductrice par l'effet de proximité
NOTE Ce faisant, les courants par effet de proximité empruntent les mêmes trajets que les courants de couplage.
Dans la mesure où l'ensemble du trajet du courant par effet de proximité est supraconducteur, P est un effet de
pe
courant persistant qui, lorsqu'il est présent, sert à augmenter P L'effet de proximité peut être attendu dans les
h.
composites de Cu/NbTi lorsque l'espacement interfilamentaire est inférieur à 1 µm. Les pertes par effet de
proximité par cycle sont désignées par Q .
pe
3.6
désaimantation
phénomène dans lequel l'aimantation de l'éprouvette réduit le champ magnétique appliqué
capté par le supraconducteur
NOTE Il dépend de l'intensité de cette aimantation, de la géométrie de l'échantillon et du sens d'application du
champ. Il est généralement négligeable pour les composites multifilamentaires de Cu/Nb-Ti à 4,2 K dans les grands
champs magnétiques.
3.7
fluage de flux
mouvement de fluxons activé thermiquement dans lequel ceux-ci se déplacent d'un centre
d'ancrage de flux à un autre
[VEI 815-03-20]
NOTE Le fluage de flux se réfère à la dépendance temporelle logarithmique de décroissance (pour une intensité
de champ appliqué et une température d'échantillon fixes) de l'aimantation de courant persistant d'un
supraconducteur. Un niveau important de fluage de flux contribuera à rendre les pertes par hystérésis dépendantes
de la fréquence. Cet effet est négligeable pour les composites de Cu/Nb-Ti, sauf lorsque le couplage par effet de
proximité est présent.
61788-13  IEC:2003 – 11 –
3.2
hysteresis loss
P
h
loss of the type whose value per cycle is independent of frequency arising in a super-

conductor under a varying magnetic field

NOTE This loss is caused by the irreversible magnetic properties of the superconducting material due to pinning

of flux lines.
[IEV 815-04-55]
NOTE Hysteresis loss is that which takes place only within the superconducting regions of the Cu/Nb-Ti

composite, and hence which would be present even in the absence of the matrix. The hysteresis loss per cycle,
designated Q , is associated with the area of the magnetization vs. field (M-H) hysteresis loop; the associated M is
h
occasionally referred to as the "persistent-current magnetization".
3.3
eddy current loss
P
e
loss arising in the normal matrix of a superconductor or the structural material when exposed
to a varying magnetic field, either from an applied field or from a self-field
[IEV 815-04-56]
NOTE The eddy current loss per cycle is designated Q .
e
3.4
coupling loss
P
c
loss arising in multifilamentary superconducting wires with a normal matrix due to coupling
current
[IEV 815-04-59]
NOTE The coupling loss per cycle is designated Q
c.
3.5
proximity effect coupling loss
P
pe
loss stemming from currents that circulate along the filaments of a superconducting composite
and across the intervening matrix rendered superconducting by proximity effect (PE)
NOTE By so doing, the PE currents compete for the same paths as the coupling currents. Since the PE entire
current path is superconductive, P is a persistent-current effect and when it is present serves to augment P
pe h.
Proximity effect can be expected in Cu/NbTi composites when the interfilamentary spacing drops below about
1 μm. The PE loss per cycle is designated Q .
pe
3.6
demagnetization
phenomenon in which the specimen’s magnetization reduces the applied magnetic field
sensed by the superconductor
NOTE It depends on the strength of that magnetization as well as sample geometry and applied field orientation.
It is usually negligible for multifilamentary Cu/Nb-Ti composites at 4,2 K in large magnetic fields.
3.7
flux creep
thermally activated flux motion in which fluxons move from one pinning centre to another
[IEV 815-03-20]
NOTE Flux creep refers to the logarithmic time dependence of decay (at fixed applied field strength and sample
temperature) of a superconductor's persistent-current magnetization. A significant level of flux creep will contribute
a frequency dependence to the hysteretic loss. The effect is negligible for Cu/Nb-Ti composites, except when
proximity effect coupling is present.

– 12 –12 61788-13 © CEI:2003
3.8
saut de flux
mouvement d’ensemble transitoire de fluxons ancrés résultant d'une instabilité magnétique

provoquée par une perturbation mécanique, thermique ou électrique

NOTE Un saut de flux se manifeste par une chute soudaine de l’aimantation du supraconducteur.

3.9
volume de filaments
volume total des filaments dans un échantillon donné

3.10
volume de composite
volume total de l'éprouvette, comprenant le supraconducteur et la matrice
3.11
amplitude de balayage
H
max
valeur maximale du champ appliqué
3.12
boucle d'aimantation
trace d'aimantation de l'éprouvette en fonction de l'intensité du champ magnétique appliqué qui
varie au cours d'un cycle complet débutant et s'achevant à +H
max
NOTE L’aire de la boucle, Q, est la «perte d'énergie par cycle». Comme indiqué ci-dessus, par analogie avec les
composants de la dissipation de puissance, il peut être considéré que Q possède les composants Q , Q , Q et
h e c
Q .
pe
4 Spécifications générales
La fidélité attendue de cette méthode est donnée par le coefficient de variation (COV, rapport
de l'écart-type à la moyenne). Le COV est inférieur à 5 %.
Des variables et des éléments importants ayant une influence sur l'exactitude des résultats
sont spécifiés comme suit.
4.1 Exactitude et uniformité du champ appliqué
Un système de champ magnétique doit générer un champ magnétique avec une exactitude de
1 % et une dispersion de 0,5 %. Le champ appliqué doit être uniforme à 0,1 % près sur le
volume de l'éprouvette.
4.2 Etalonnage du magnétomètre VSM
L'étalonnage du VSM a pour but de s'assurer que le moment de l'échantillon est mesuré avec
une exactitude de 2 %. L'étalonnage doit être effectué avec tous les cryostats et toute autre
pièce métallique montée (telle qu'elle le serait pendant les mesures réelles). L'une des
techniques d'étalonnage suivantes doit être utilisée.
a) Méthode d'aimantation à saturation
Le magnétomètre doit être étalonné au moyen d'une petite sphère de Ni dont l'étalonnage
est relié au matériau de référence normalisé 772a du N.I.S.T. (National Institute of
Standards and Technology, U.S.A). Il s'agit d'une sphère de Ni de 2,383 mm de diamètre
préparée à partir d'un fil de Ni de grande pureté. La valeur certifiée de son moment
magnétique, m, est de (3,47 ± 0,01) mA m à 298 K, dans un champ, H, de 398 kA/m
(μ H = 0,5 T). Lors de l'étalonnage par rapport à cette sphère, les corrections de champ et
de température sont effectuées selon

61788-13  IEC:2003 – 13 –
3.8
flux jump
cooperative and transitional movements of pinned fluxons as a result of a magnetic instability

initiated by mechanical, thermal, or electrical disturbances

NOTE A flux jump manifests itself as a sudden drop in magnetization of the superconductor.

3.9
filamentary volume
total volume of the filaments within a given sample

3.10
composite volume
total specimen volume including both superconductor and matrix
3.11
sweep amplitude
H
max
maximum value of the applied field
3.12
magnetization loop
trace of specimen magnetization as function of applied magnetic field strength as the field is
varied around a complete cycle starting and ending at +H
max
NOTE The area of the loop, Q, is the "energy loss per cycle". As indicated above, by analogy with the
components of power dissipation, Q can be regarded as having the components Q , Q , Q , and Q .
h e c pe
4 General specifications
The target precision of this method is given by coefficient of variation (COV; standard
deviation divided by the average). The COV is less than 5 %.
Important variables and elements affecting the accuracy of the results are specified as
follows.
4.1 Accuracy and uniformity of the applied field
An applied magnetic field system shall provide the magnetic field with an accuracy of 1 % and
a precision of 0,5 %. The applied field shall have a uniformity of 0,1 % over the volume of the
specimen.
4.2 VSM calibration
The goal of VSM calibration is to ensure that the specimen's moment is measured to an
accuracy of 2 %. Calibration shall be performed with all cryostats and any other metal parts in
place (as they would be in an actual measurement). One of the following calibration
techniques shall be used.
a) Saturation magnetization method
The magnetometer shall be calibrated using a small Ni sphere whose calibration is
traceable to the National Institute of Standards and Technology (N.I.S.T., U.S.A.)’s
standard reference material 772a. This is a Ni sphere 2,383 mm in diameter prepared from
high purity Ni wire. The certified value of its magnetic moment, m, is (3,47 ± 0,01) mA m
at 298 K, in a field, H, of 398 kA/m (μ H = 0,5 T). In calibration against this sphere, field
and temperature corrections are made according to

– 14 –14 61788-13 © CEI:2003
m = 3,47 [1 + 0,0026 ln(H/398)][1 – 0,00047(T−298)]  (mA m )

avec H en kA/m (1 kA/m = 12,56 Oe) et T en K. Pour simplifier, un champ d'étalonnage

d'environ 400 kA/m est recommandé.

b) Méthode de susceptibilité magnétique

L'étalonnage peut également être effectué en utilisant la susceptibilité diamagnétique de

Meissner, χ , d'un supraconducteur, située en dessous de son champ critique inférieur,
Mei
χ = (M/H) = −1, pour lequel un échantillon de Nb pur recuit peut être utilisé. Cette
Mei Mei
mesure ne peut évidemment être faite qu'à faibles champs et doit s'accompagner d'un
ensemble de mesures exactes en champ appliqué. Une correction de désaimantation en
1)
fonction de la forme de l'échantillon doit être effectuée [1] . L'étalonnage peut également

être réalisé selon la susceptibilité paramagnétique du palladium (Pd); bien que cette
méthode exige également une connaissance précise du champ magnétique appliqué, la
correction de désaimantation n'est pas nécessaire.
4.3 Température
Les mesures doivent être prises à une température proche de 4,2 K, point d'ébullition normal
de l'hélium liquide. Si les mesures sont effectuées à une autre température, les résultats
doivent être corrigés à 4,2 K. La température doit être connue avec une exactitude de ± 0,1 K,
et sa valeur doit être consignée.
4.4 Longueur de l'éprouvette
Plusieurs composants d'aimantation sont fonction de la longueur de l'éprouvette, L. La
dépendance à la longueur doit être éliminée ou prévue de manière appropriée.
a) Dans les échantillons relativement courts, l'anisotropie de la densité du courant critique
dans les sens longitudinal et transversal entraînera un «effet d'extrémité» mesurable et
donc une dépendance à la longueur en Q . Pour empêcher cette possibilité, les
h
éprouvettes préparées doivent présenter des composants (filaments) supraconducteurs
ayant un rapport longueur/diamètre supérieur à 20.
b) La présence d'un effet de proximité dans les composites de Cu/Nb-Ti multifilamentaires
n'est probable que si l'espacement entre les filaments, d , est inférieur à environ 1 μm.
s
Dans ce cas, l'influence de l'effet de proximité sur l'aimantation dépendra de la longueur de
l'échantillon, L, et du pas de torsade, L . Ces longueurs devront alors être prises en
p
compte de la manière suivante dans le compte rendu des résultats:
– pour d < 1 μm environ et des filaments non torsadés, Q doit être mesuré en fonction
s h
de L et les résultats doivent être extrapolés à L nulle;

– pour d < 1 μm environ et des filaments torsadés, Q doit être mesuré à L > 5 L .
s h p
4.5 Effets de sens et de désaimantation de l'éprouvette
Les mesures des pertes doivent être effectuées sur des éprouvettes de brins dans un champ
magnétique transverse. Pour les filaments fins et entièrement pénétrés d'un brin
multifilamentaire de Cu/Nb-Ti, la désaimantation est négligeable. De même, elle est
négligeable pour les faisceaux de brins à section ronde, plate ou carrée. Toutefois, dans un
souci d'exhaustivité, la configuration des éprouvettes doit être consignée dans le rapport des
résultats.
___________
1)
Les chiffres entre crochets se réfèrent à la bibliographie.

61788-13  IEC:2003 – 15 –
m = 3,47 [1 + 0,0026 ln(H/398)][1 – 0,00047(T−298)]  (mA m )

with H in kA/m (1 kA/m = 12,56 Oe) and T in K. For convenience, a calibration field of

about 400 kA/m is recommended.

b) Magnetic susceptibility method

Alternatively, calibration may be performed in terms of the Meissner diamagnetic

susceptibility, χ , of a superconductor below its lower critical field, χ = (M/H) = −1,
Mei Mei Mei
for which purpose a sample of pure annealed Nb may be used. Obviously, this

measurement can be made only at low fields, and shall be accompanied by a set of

accurate applied-field measurements. A sample-shape-dependent demagnetization
1)
correction shall be applied [1] . Calibration may also be made against the paramagnetic
susceptibility of palladium (Pd); although this method also requires an accurate knowledge
of the applied magnetic field, demagnetization correction is not needed.
4.3 Temperature
Measurements shall be made at a temperature close to 4,2 K, the normal boiling point of
liquid helium. If measurements are made at some other temperature, the results shall be
corrected to 4,2 K. The temperature shall be known to a precision of ± 0,1 K, and its value
reported.
4.4 Specimen length
Several magnetization components are functions of specimen length, L. Length dependence
needs to be eliminated or appropriately allowed for.
a) In relatively short samples, critical current density anisotropy in the longitudinal and
transverse directions will lead to a measurable "end effect" and hence to a length
dependence in Q . To avert this possibility, specimens shall be prepared whose
h
superconducting components (filaments) have a length/diameter ratio of more than 20.
b) Proximity effect can be expected to be present in Cu/Nb-Ti multifilamentary composites
only if the filament spacing, d , is less than about 1 μm. Under this condition, the resulting
s
PE contribution to magnetization will depend on sample length, L, and twist pitch, L .
p
Under this condition, these lengths will need to be taken into account in the following way
when reporting the results:
– for d < about 1 μm and the filaments are untwisted, Q shall be measured as function
s h
of L and the results extrapolated to zero L;
– for d < about 1 μm and the filaments are twisted, Q shall be measured at
s h
L > 5 L .
p
4.5 Specimen orientation and demagnetization effects
Loss measurements shall be made on strand specimens in a transverse magnetic field. For
the fully penetrated fine filaments of a multifilamentary Cu/Nb-Ti strand, demagnetization is
negligible. By the same token, it is negligible for round-, flat-, or square-cross-sectioned
bundles of such strands. However, for the sake of completeness in reporting the results, the
specimen configuration shall be reported.
___________
1)
Figures in square brackets refer to the bibliography.

– 16 –16 61788-13 © CEI:2003
4.6 Volume de normalisation
Il peut être souhaitable de consigner les pertes par hystérésis en termes de volume de

supraconducteur. Pour cela, il est nécessaire d'appliquer un mode opératoire normalisé pour

déterminer le rapport matrice (Cu)/volume du supraconducteur (voir CEI 61788-5). Pour les

besoins de la présente norme, ces étapes ont été supprimées et les pertes en courant

alternatif doivent être consignées selon le volume total de composite. Il est recommandé de

mesurer le volume avec une exactitude de 1 %.

4.7 Mode de cyclage ou de balayage du champ

Le champ appliqué peut être modifié point par point au cours d’un cycle débutant et s’achevant

à H . Les interféromètres SQUID sont limités à ce mode de variation de champ; le
max
fonctionnement point par point des magnétomètres VSM est facultatif. Le VSM peut également
être actionné de manière semi-continue, la boucle M-H étant construite à partir de quelque 200
paires de mesures (M,H).
5 Méthode de mesure par VSM
Pour une description complète de l'application de la méthode par magnétomètre à échantillon
vibrant (VSM), il est recommandé de consulter l'article de Collings et al. [2].
5.1 Principe de mesure par VSM
Le principe de base du VSM de Foner [3] est le suivant. L'éprouvette à mesurer est placée
dans un champ magnétique uniforme qui l'aimante. L'éprouvette est mécaniquement soumise à
des oscillations à proximité d'un système de bobines de détection. Le moment magnétique
oscillant entraîne une oscillation du champ magnétique qui relie les bobines de détection,
provoquant ainsi une tension alternative qui est ensuite détectée et convertie en valeur du
moment magnétique par un système de circuits électroniques. Le magnétomètre est considéré
davantage comme un dispositif de «substitution» que comme un dispositif «absolu» et son
signal de sortie doit être étalonné à partir d'un étalon. Il existe des magnétomètres VSM
personnalisés (fabriqués artisanalement) mais un nombre croissant de versions commerciales
de cet instrument est utilisé. En général, ils présentent tous les caractéristiques suivantes.
L'éprouvette à mesurer est généralement montée sur un axe vertical qui vibre
longitudinalement (verticalement) avec une amplitude de position d'environ 1 mm et à une
fréquence suffisamment lente.
Le champ magnétique peut être fourni par un électroaimant à noyau de fer monté à
l'horizontale ou par un solénoïde supraconducteur monté à la verticale – positions
conventionnelles dans chaque cas – qui imprime un sens de vibration de l'échantillon,
respectivement perpendiculaire ou parallèle au sens du champ. Les bobines de détection sont
convenablement situées et connectées par paires de manière à éliminer toute oscillation créée

par un champ extérieur (bruit magnétique) et à ne détecter que les oscillations de champ
générées par l'éprouvette.
Les pertes sont déterminées à partir de la zone intégrée numériquement de la boucle complète
de M-H.
L'éprouvette est placée sur le «point idéal», petite zone située dans l'espace des bobines de
détection dans laquelle le signal détecté ne change que faiblement selon le positionnement
vertical ou horizontal de l'éprouvette. Pour les deux types de magnétomètre VSM, à
électroaimant et à solénoïde supraconducteur, le signal est optimal lorsque l'éprouvette est
déplacée verticalement (dans «l'axe z») à travers le point idéal. Pour le déplacement de
l'éprouvette dans le plan horizontal, le point idéal se situe sur un «point-selle» dans le VSM à
électroaimant (une valeur minimale dans le sens du champ et une valeur maximale
perpendiculaire au champ) et dans une «cuvette» dans le VSM à solénoïde supraconducteur
(c'est-à-dire que, pour le déplacement de l'éprouvette le long d'un rayon, le signal est minimal
au niveau de l'axe du solénoïde).

61788-13  IEC:2003 – 17 –
4.6 Normalization volume
It may be desirable to report hysteretic loss in terms of the superconductor volume. To pursue

this route, it is necessary to invoke a standard procedure for determining the matrix

(Cu)/superconductor volume ratio (see IEC 61788-5). For the purposes of this standard, these

steps are eliminated, and AC loss is to be reported in terms of total composite volume.

Volume should be measured to an accuracy of 1 %.

4.7 Mode of field cycling or sweeping

The applied field may be changed point-by-point over the field cycle starting and ending at

H . SQUID magnetometry is restricted to this mode of field change, and it is optional for the
max
VSM to be operated in point-by-point mode. The VSM may also be operated
semicontinuously, the M-H loop being constructed from 200 or so (M,H) data-pairs.
5 The VSM method of measurement
For a full description of the application of the vibrating sample magnetometer (VSM)
technique, the paper by Collings et al. [2] is recommended.
5.1 VSM measurement principle
The basic principle of the Foner [3] VSM is as follows. The specimen to be measured is
located in a uniform magnetic field, which causes it to become magnetized. The specimen is
mechanically oscillated near a set of pickup coils. The oscillating magnetic moment causes an
oscillation in the magnetic field linking the pickup coils, thereby inducing an AC voltage which
is then detected and converted into a magnetic moment value by electronic circuitry. The
magnetometer is a "substitution" rather than "absolute" device and its output signal requires
calibration against a reference. Custom-made (hand-made) VSMs do exist, but increasingl
...