ЛЕНТОЧНЫЙ СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ ЭЛЕМЕНТ С УЛУЧШЕННОЙ СОБСТВЕННОЙ ЗАЩИТОЙ В СЛУЧАЕ ПЕРЕХОДА ИЗ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО В НОРМАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ

1. Сверхпроводящий элемент (1), содержащий металлическую подложку (2), изоляционный слой (3), сверхпроводящий слой (5) и металлический защитный слой (6), причем изоляционный слой (3) расположен между подложкой (2) и сверхпроводящим слоем (5),
отличающийся тем, что
SL
изоляционный слой (3) в поперечном сечении сверхпроводящего элемента (1) выступает с обоих концов за участок (B) подложки (2), покрытый сверхпроводящим слоем (5),
изоляционный слой (3) гальванически развязывает сверхпроводящий слой (5) и металлический защитный слой (6) от подложки (2),
и что толщина (D) изоляционного слоя (3) установлена таким образом, что сверхпроводящий элемент (1) имеет поперечное напряжение пробоя от металлической подложки (2) к сверхпроводящему слою (5) и к металлическому защитному слою (6), равное по меньшей мере 25 В.
2. Сверхпроводящий элемент (1) по п. 1, отличающийся тем, что металлический защитный слой (6) соприкасается с изоляционным слоем (3).
3. Сверхпроводящий элемент (1) по п. 1, отличающийся тем, что металлический защитный слой (6) в поперечном сечении окружает сверхпроводящий слой (5) в форме кожуха.
4. Сверхпроводящий элемент (1) по п. 1, отличающийся тем, что изоляционный слой (3) в поперечном сечении также частично или полностью покрывает короткие стороны (16) подложки (2).
5. Сверхпроводящий элемент (1) по п. 1, отличающийся тем, что изоляционный слой (3) также покрывает нижнюю сторону (15) подложки (2), противоположную сверхпроводящему слою (5).
6. Сверхпроводящий элемент (1) по п. 1, отличающийся тем, что изоляционный слой (3) окружает в поперечном сечении подложку (2) со всех сторон.
7. Сверхпроводящий элемент (1) по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно к изоляционному слою (3), предусмотрен планаризующий слой (7), который осажден на подложку (2).
8. Сверхпроводящий элемент (1) по п. 1, отличающийся тем, что толщина D изоляционного слоя (3) выбирается таким образом, что сверхпроводящий элемент (1) имеет поперечное напряжение пробоя от металлической подложки (2) к сверхпроводящему слою (5) и к металлическому защитному слою (6), равное по меньшей мере 50 В, предпочтительно по меньшей мере 100 В, особенно предпочтительно по меньшей мере 300 В.
9. Сверхпроводящий элемент (1) по п. 1, отличающийся тем, что изоляционный слой (3) имеет толщину D, по меньшей мере равную 0,2 мкм, предпочтительно по меньшей мере 2,0 мкм, особенно предпочтительно по меньшей мере 3,5 мкм, еще более предпочтительно по меньшей мере 5,0 мкм.
10. Сверхпроводящий элемент (1) по п. 1, отличающийся тем, что изоляционный слой (3) содержит один или несколько оксидов металла, в частности, стабилизированный иттрием оксид циркония, оксид циркония, оксид иттрия, титанат стронция, оксид алюминия, оксид церия, цирконат гадолиния, цирконат бария и/или оксид магния.
11. Сверхпроводящий элемент (1) по п. 1, отличающийся тем, что изоляционный слой (3) содержит фосфат алюминия, в частности, при этом изоляционный слой (3) содержит смесь из фосфата алюминия с оксидом кремния, оксидом германия, оксидом циркония, оксидом иттрия, титанатом стронция, оксидом алюминия, оксидом церия, цирконатом гадолиния, цирконатом бария и/или оксидом магния.
12. Сверхпроводящий элемент (1) по п. 1, отличающийся тем, что сверхпроводящий элемент (1) содержит буферный слой (4), причем буферный слой (4) расположен между изоляционным слоем (3) и сверхпроводящим слоем (5), в частности, при этом буферный слой (4) содержит по меньшей мере один диэлектрический подслой (4а).
13. Сверхпроводящий элемент (1) по п. 1, отличающийся тем, что в продольном сечении сверхпроводящего элемента (1) примерно в середине изоляционного слоя (3) создается электропроводное соединение (8) между металлической подложкой (2) и сверхпроводящим слоем (5).
14. Сверхпроводящий элемент (1) по п. 1, отличающийся тем, что металлический защитный слой (6) имеет толщину DS между 0,07 мкм и 3 мкм, и/или что металлический защитный слой (6) содержит Ag, Au, Rt, Pd, Cu, Ni, Cr, Al, Y или их смеси или сплавы.
15. Сверхпроводящий элемент (1) по п. 1, отличающийся тем, что металлический защитный слой (6) имеет продольное сопротивление в продольном направлении сверхпроводящего элемента (1) между 5 и 100 Ом на метр длины (L) и на сантиметр ширины (B) сверхпроводящего элемента (1), предпочтительно между 15 и 40 Ом на метр длины (L) и на каждый сантиметр ширины (B) сверхпроводящего элемента (1).
ext
||
||
ext
||
elem
elem
krit
16. Применение сверхпроводящего элемента (1) по любому из пп. 1 - 15 на внешнем источнике (13) напряжения, посредством которого в случае перехода сверхпроводящего элемента (1) из сверхпроводящего в нормальное состояние к сверхпроводящему элементу (1) прикладывается внешнее напряжение V , причем длина L сверхпроводящего элемента (1) выбирается таким образом, что устанавливающееся вдоль сверхпроводящего элемента (1) в случае перехода из сверхпроводящего в нормальное состояние электрическое поле Е, определяемое как Е= V /L, меньше, чем критическое электрическое поле Е , которое сверхпроводящий слой (5) может выдерживать без повреждения,
причем толщина D изоляционного слоя (3) сверхпроводящего элемента (1) выбирается таким образом, что справедливо:
<mrow><mi>D</mi><mo>≥</mo><mi>k</mi><mo>⋅</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>E</mi><mrow><mo>|</mo><mo>|</mo></mrow></msub><mo>⋅</mo><mi>L</mi></mrow><mrow><mi>m</mi><mo>⋅</mo><msubsup><mi>E</mi><mo>⊥</mo><mrow><mi>k</mi><mi>r</mi><mi>i</mi><mi>t</mi></mrow></msubsup></mrow></mfrac><mo>−</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mi>i</mi><mrow /></munderover><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>ε</mi><mi>i</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>d</mi><mi>i</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>ε</mi><mrow><mi>I</mi><mi>s</mi><mi>o</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow></mstyle></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow>
i
ISO
i
┴
krit
где i - численная переменная диэлектрических слоев сверхпроводящего элемента (1), соответственно, как между подложкой (2) и сверхпроводящим элементом (5), так и между подложкой (2) и металлическим защитным слоем (6) без изоляционного слоя (3), ε- диэлектрическая постоянная i-го диэлектрического слоя, ε- диэлектрическая постоянная изоляционного слоя (3), d - толщина i-го диэлектрического слоя, Е  - поперечная напряженность поля пробоя в изоляционном слое (3); m - геометрический параметр, с m=2 при наличии и m=1 при отсутствии электропроводного соединения (8), созданного в продольном сечении приблизительно в середине изоляционного слоя (3), между металлической подложкой (2) и сверхпроводящим слоем (5), и k - параметр безопасности с k≥1.
17. Применение по п. 16, отличающееся тем, что справедливо:
||
krit
0,5 В/см≤Е ≤10 В/см и/или
3
krit
5
┴
2·10 В/см≤Е ≤5·10 В/см.
18. Применение по п. 16, отличающееся тем, что
L≥50 см, предпочтительно L≥150 см, особенно предпочтительно L≥200 см.
ext
ext
ext
ges
ext
ges
elem
elem
ges
ges
19. Применение по п. 16, отличающееся тем, что сверхпроводящий элемент (1) включается в последовательное соединение других сверхпроводящих элементов (11, 12), сверхпроводящие слои (5) которых электрически соединены друг с другом, а их подложки (2) электрически изолированы друг от друга, и что в случае перехода сверхпроводящего элемента (1) из сверхпроводящего в нормальное состояние приложенное к нему внешнее напряжение V  получается согласно соотношению V =V ·L/L, где V  - напряжение, приложенное через последовательное соединение сверхпроводящего элемента (1) и других сверхпроводящих элементов (11, 12) в целом посредством внешнего источника (13) напряжения, и L - сумма длин сверхпроводящего элемента (1) и длин других сверхпроводящих элементов (11, 12).
ext
ges
20. Применение по п. 19, отличающееся тем, что справедливо: V ≥10 кВ.
21. Применение по п. 16, отличающееся тем, что сверхпроводящий элемент (1) встроен в сверхпроводящий ограничитель тока утечки.