Niobium–tin
نیوبیئم-ٹن نیوبیئم (این بی) اور ٹن (ایس این) کا ایک بین دھاتی مرکب ہے، جو صنعتی طور پر ٹائپ-II سپر کنڈکٹر کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔ اس بین دھاتی مرکب کی ایک سادہ ساخت ہے: A3B۔ یہ نیوبیئم-ٹائٹینیم (این بی ٹی آئی) سے زیادہ مہنگا ہے، لیکن این بی ٹی آئی کے لیے تقریبا 15 ٹی کی حد کے مقابلے میں مقناطیسی بہاؤ کی کثافت تک سپر کنڈکٹنگ رہتا ہے۔ این بی 3 ایس این کو 1954 میں ایک سپر کنڈکٹر کے طور پر دریافت کیا گیا تھا۔ مواد کی اعلی دھاروں اور مقناطیسی شعبوں کو سہارا دینے کی صلاحیت 1961 میں دریافت ہوئی اور اس نے سپر کنڈکٹیویٹی کے بڑے پیمانے پر استعمال کے دور کا آغاز کیا۔ اہم درجہ حرارت ہے۔ اطلاق کا درجہ حرارت عام طور پر ارد گرد ہوتا ہے، ماحولیاتی دباؤ پر مائع ہیلیم کا ابلتا ہوا نقطہ۔ اپریل 2008 میں 12 ٹی اور 4.2 کے پر 2,643 اے ایم ایم-2 کی غیر تانبے کرنٹ کثافت کا دعوی کیا گیا تھا۔ تاریخ این بی 3 ایس این کو 1954 میں ایک سپر کنڈکٹر کے طور پر دریافت کیا گیا تھا، جو کہ اے 3 بی سپر کنڈکٹر کی پہلی مثال وی 3 سی کی دریافت کے ایک سال بعد تھا۔ 1961 میں یہ دریافت کیا گیا کہ نیوبیئم ٹن اب بھی بڑے دھاروں اور مضبوط مقناطیسی شعبوں میں سپر کنڈکٹیویٹی ظاہر کرتا ہے، اس طرح مفید ہائی پاور میگنےٹ اور برقی طاقت کی مشینری بنانے کے لیے ضروری ہائی کرنٹس اور فیلڈز کو سپورٹ کرنے والا پہلا معروف مواد بن گیا۔ قابل ذکر استعمال منصوبہ بند تجرباتی آئی ٹی ای آر فیوژن ری ایکٹر کے لیے سنٹرل سولینائڈ اور ٹورائڈل فیلڈ سپر کنڈکٹنگ میگنیٹ نوبیئم ٹن کو بطور سپر کنڈکٹر استعمال کرتے ہیں۔ مرکزی سولینائڈ کنڈلی ایک فیلڈ پیدا کرے گی۔ ٹورائڈل فیلڈ کنڈلی زیادہ سے زیادہ 11.8 ٹن کے فیلڈ پر کام کریں گی۔ تخمینہ شدہ استعمال این بی 3 ایس این اسٹرینڈز اور 250 میٹرک ٹن این بی ٹی آئی اسٹرینڈز کا ہے۔ سی ای آر این میں لارج ہیڈرون کولائڈر میں، 2018 کے آخر اور 2020 کے اوائل کے درمیان ایکسلریٹر کے اہم نکات میں نیوبیئم ٹن سے بنے اضافی مضبوط کواڈروپول میگنےٹ (بیموں کو فوکس کرنے کے لیے) نصب کیے جا رہے ہیں۔ نیوبیئم ٹن کو 1986 میں نیوبیئم-ٹائٹینیم کے متبادل کے طور پر تجویز کیا گیا تھا، کیونکہ اس نے کولینٹس کو سپر فلوئڈ ہیلیم سے کم پیچیدہ ہونے کی اجازت دی تھی، لیکن اس وقت کے منصوبہ بند امریکی زیر قیادت سپر کنڈکٹنگ سپر کولائڈر کے ساتھ مقابلہ کرتے ہوئے تاخیر سے بچنے کے لیے اس کی پیروی نہیں کی گئی تھی۔ مرکب تار میکانکی طور پر، این بی 3 ایس این انتہائی ٹوٹنے والا ہوتا ہے اور اس طرح اسے آسانی سے تار میں نہیں کھینچا جا سکتا، جو گھومنے والے سپر کنڈکٹنگ میگنےٹس کے لیے ضروری ہے۔ اس پر قابو پانے کے لیے، تار بنانے والے عام طور پر ڈکٹائل پریکسرز پر مشتمل جامع تاروں کو کھینچتے ہیں۔ "اندرونی ٹن" کے عمل میں این بی، سی یو اور ایس این کے الگ الگ مرکب شامل ہیں۔ "کانسی" کے عمل میں تانبے کے ٹن والے کانسی کے میٹرکس میں این بی ہوتا ہے۔ دونوں عمل کے ساتھ اسٹرینڈ کو عام طور پر حتمی سائز کی طرف کھینچا جاتا ہے اور گرمی کے علاج سے پہلے سولینائڈ یا کیبل میں کوائل کیا جاتا ہے۔ یہ صرف گرمی کے علاج کے دوران ہوتا ہے کہ ایس این این بی کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے تاکہ ٹوٹنے والا، سپر کنڈکٹنگ نیوبیئم-ٹن مرکب تشکیل پائے۔ پاؤڈر ان ٹیوب کا عمل بھی استعمال کیا جاتا ہے۔ جدید این ایم آر میگنےٹس کا ہائی فیلڈ سیکشن نیوبیئم ٹن تار پر مشتمل ہے۔ تناؤ کے اثرات مقناطیسی کے اندر تاروں کو ٹھنڈک کے دوران اعلی لورینٹز قوتوں کے ساتھ ساتھ تھرمل دباؤ کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ نیوبیئم ٹن میں کوئی بھی تناؤ مواد کی سپر کنڈکٹنگ کارکردگی میں کمی کا سبب بنتا ہے، اور ٹوٹنے والا مواد ٹوٹنے کا سبب بن سکتا ہے۔ اس کی وجہ سے، تاروں کو ہر ممکن حد تک سخت ہونا ضروری ہے۔ نوبیئم ٹن کا ینگ ماڈیولس کمرے کے درجہ حرارت پر تقریبا 140 جی پی اے ہے۔ تاہم، جب مواد کو نیچے ٹھنڈا کیا جاتا ہے تو سختی 50 جی پی اے تک کم ہو جاتی ہے۔ اس لیے انجینئروں کو مواد کی طاقت کو بہتر بنانے کے طریقے تلاش کرنے چاہئیں۔ مضبوط کرنے والے ریشوں کو اکثر جامع نیوبیئم ٹن کے تاروں میں شامل کیا جاتا ہے تاکہ ان کی سختی کو بڑھایا جا سکے۔ عام مضبوطی کے مواد میں انکونیل، سٹینلیس سٹیل، مولیبڈینم، اور ٹینٹلم شامل ہیں کیونکہ کریوجینک درجہ حرارت پر ان کی زیادہ سختی ہوتی ہے۔ چونکہ میٹرکس، فائبر، اور نیوبیئم ٹن کے تھرمل توسیعی گتانک سب مختلف ہوتے ہیں، اس لیے تار کو اینیل کرنے اور آپریٹنگ درجہ حرارت تک ٹھنڈا کرنے کے بعد کافی مقدار میں تناؤ پیدا کیا جا سکتا ہے۔ اس تناؤ کو تار میں پری تناؤ کہا جاتا ہے۔ چونکہ نیوبیئم ٹن میں کوئی بھی تناؤ عام طور پر مواد کی سپر کنڈکٹنگ کارکردگی کو کم کرتا ہے، اس قدر کو کم کرنے کے لیے مواد کا ایک مناسب مجموعہ استعمال کیا جانا چاہیے۔ مرکب تار میں پری تناؤ کا حساب اس فارمولے سے لگایا جا سکتا ہے جہاں εm پری تناؤ ہے، δL/Lc اور δL/Lf لمبائی میں تبدیلیاں ہیں جو بالترتیب نیوبیئم ٹن کی نالی کی تھرمل توسیع اور فائبر کو مضبوط کرنے کی وجہ سے ہوتی ہیں۔ Vc، Vf، Vsu، اور Vbz نالی، ریشے، تانبے اور کانسی کے حجم کے حصے ہیں۔ σsu، y، اور σbz، y تانبے اور کانسی کے پیداوار کے دباؤ ہیں ؛ اور Ec، اور Ef نالی اور ریشے کے ینگ ماڈیولس ہیں۔ چونکہ تانبے اور کانسی کے میٹرکس ٹھنڈک کے دوران پلاسٹک طور پر خراب ہو جاتے ہیں، اس لیے وہ اپنے پیداوار کے دباؤ کے برابر مستقل دباؤ لگاتے ہیں۔ تاہم، نالی اور ریشے ڈیزائن کے لحاظ سے لچکدار طور پر خراب ہو جاتے ہیں۔ کانسی کے عمل کے ذریعے تیار کردہ تجارتی سپر کنڈکٹرز میں عام طور پر پری اسٹریین ویلیو تقریبا 0.2 ٪ سے 0.4 ٪ ہوتی ہے۔ نام نہاد تناؤ کا اثر نیوبیئم ٹن سمیت بہت سے مواد کی سپر کنڈکٹنگ خصوصیات میں کمی کا سبب بنتا ہے۔ نازک تناؤ، زیادہ سے زیادہ قابل اجازت تناؤ جس پر سپر کنڈکٹیویٹی ختم ہو جاتی ہے، اس فارمولے کے ذریعے دیا جاتا ہے جہاں εc نازک تناؤ ہے، εco ایک مادے پر منحصر پیرامیٹر ہے جو نیروبیم ٹن کے لیے تناؤ میں 1.5 ٪ (-1.8 ٪ کمپریشن میں) کے برابر ہے، B اطلاق شدہ مقناطیسی میدان ہے، اور Bc2m مادے کا زیادہ سے زیادہ اوپری اہم میدان ہے۔ نیوبیئم ٹن میں تناؤ کرسٹل لیٹس میں ٹیٹراگونل مسخ کا سبب بنتا ہے، جو الیکٹران-فونون تعامل سپیکٹرم کو تبدیل کرتا ہے۔ یہ A15 کرسٹل ڈھانچے میں خرابی میں اضافے کے برابر ہے۔ کافی زیادہ دباؤ پر، تقریبا 1 ٪، نیوبیئم ٹن کی نالی میں فریکچر پیدا ہو جائے گا اور تار کی موجودہ لے جانے کی صلاحیت کو ناقابل واپسی طور پر نقصان پہنچے گا۔ زیادہ تر حالات میں، اعلی فیلڈ کے حالات کے علاوہ، نیوبیئم ٹن کی نالی نازک تناؤ تک پہنچنے سے پہلے ہی ٹوٹ جائے گی۔ ترقی اور مستقبل میں استعمال ہونے والے ہافنیم یا زرکونیم کو نیوبیئم-ٹن میں شامل کرنے سے مقناطیسی میدان میں موجودہ کثافت میں زیادہ سے زیادہ اضافہ ہوتا ہے۔ یہ اسے سی ای آر این کے منصوبہ بند فیوچر سرکلر کولائڈر کے لیے 16 ٹیسلا پر استعمال کرنے کی اجازت دے سکتا ہے۔ یہ بھی دیکھیں کہ نیوبیم-ٹائٹینیم، Nb-Sn حوالہ جات سے زیادہ لچکدار بیرونی روابط یورپی ایڈوانسڈ سپر کنڈکٹرز سپر کنڈکٹرز نیوبیم مرکبات ٹن مرکبات انٹرمیٹالکس