Caractérisation de rubans supraconducteurs en régime sur-critique à l'aide de pulses de courant dans les microsecondes : développement d'une méthode d'analyse des mesures

L'objectif principal de ce mémoire est le développement d'une technique de caractérisation électrique du régime sur-critique des supraconducteurs à haute température critique, plus précisément des Second Generation High Temperature Superconductor Coated Conductors (2G HTS CCs). Le manque de données expérimentales dans ce régime s'explique par l'échauffement rapide qui survient lorsque le courant dépasse le courant critique. La vitesse d'échauffement est telle que la température peut atteindre la température critique en quelques dizaines de microsecondes. La particularité de la technique de caractérisation développée dans ce mémoire est l'utilisation d'une source de courant unique au monde pouvant fournir des pulses de plus de 1500 A, ayant des taux de montée atteignant 500 A/μs et permettant des durées de pulses aussi courtes que 15 μs. L'utilisation de pulses aussi courts permet de protéger l'échantillon contre les surchauffes en réduisant la quantité totale d'énergie injectée durant la mesure. Bien que l'utilisation de la source de pulses de courant dans les microsecondes soit un élément central de ce mémoire, le développement et l'élaboration de celle-ci n'y sont pas présentés, car cette source a été finalisée avant le début de cette maîtrise. Cependant, un des objectifs secondaires de ce mémoire est la calibration du montage expérimental, ce qui inclut l'appareil de mesure de la tension et le contrôle de la température de l'échantillon. Un problème d'oscillations parasites dans les tensions mesurées a été identifié et corrigé, améliorant ainsi la qualité des mesures. La calibration en température du montage a révélé la présence d'un gradient de 15 K sur 5 cm d'échantillon, ce qui est inacceptable lors d'une caractérisation de supraconducteurs, car leurs propriétés électriques sont très sensibles à la température. L'origine de ce gradient est l'amenée de courant en cuivre qui établit un contact thermique entre l'échantillon et l'extérieur de l'enceinte cryogénique. Malheureusement, en raison de contraintes de temps, les corrections nécessaires n'étaient pas complétées au moment d'écrire ce mémoire. Les mesures de ce mémoire ont donc été faites dans l'azote liquide. Les deux seules températures accessibles dans ce mémoire sont donc de 77 K, qui est la température d'ébullition de l'azote à pression ambiante, et 65 K, qui est la température d'ébullition de l'azote à faible pression. La variation très rapide du courant pendant les mesures entraîne certaines complications lors de leur analyse. D'abord, l'effet de peau fait en sorte que le champ électrique et la densité de courant ne sont pas toujours uniformes dans l'échantillon.