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1、界电实验二 高温超导体的临界温度和临Ji流的测量“超导态”，该现象称为“超导电性”.又在广泛应用的半导体，其基本特性的揭和电阻-温度关系的研究分不开的.而在测量中广泛应用的电阻温度计，完全是4.284.204.22 4.244.26在对各种类型材料的电阻-温度关系研究的基础上的.实验目的1 .掌握超导材料临界温度和临界电流测试原理和方法.2.测量反映高温超导体基本特性.3.利用电磁测量的基本手段来研究高温超导体.仪器和用具低温装置（包括真空玻璃杜瓦和测试探头），数字电压表2台（分别为4-5-22位的数字电压表），粕电阻温度计或铜-康铜温差电偶，恒流源（100mA 100。）直流稳压电源与标准电
2、阻（10Q、1Q）,高温超导样品，锢丝，银引线（或细漆包线），液氮，直流放大器.实验原理1 .超导体的基本特性一一零电阻迈斯纳效应超导材料有两个不同于其他材料本特性，即零电阻现象和完全抗磁性现象和的最基（也称迈斯纳效应）.零电阻现象是指具有超导电性的材料，当温度下降时，其电阻随温度下降发生缓慢的变化（一种是金属性的材料，其电阻缓慢下降；一种是显示半导体性，其电阻缓慢升高），而当到达某一温度时，其电阻在很窄的温区内，从Rn急剧地变为零，超导体呈现零电阻现象.为描述电阻陡降的突变过程，可以定义 如下几个特征温度：起始转变温度 T起始是指电阻随温度的变化偏离线性的温度；临界温度Tc是指电阻值下降到R
3、n/2时所对应的温度，零电阻温度 Tr 0为电阻刚降至零时对应的温度，而把电阻变化1/10到9/10所对应的温度间隔定义为转变宽度T式中0为真空磁导率，r为介质的相对磁导率，xm为磁化率.当发生正常态到超 导态的转变时，r由1变到零，或者说磁化率由近于零变到 -1 ,从而使超导体内 部B=0.如果把超导体材料作成线圈的芯子， 则线圈自感L和介质的磁导率的关系 如下：式中n为线圈单位长度的匝数，V为线圈的体积，可见当发生超导转变时， 磁导率 ,发生变化，线圈的电感量也变化.利用超导转变时，线圈电感量变化来测量临界温度的方法，称为电感法.1 .临界电流当通过超导线的电流超过一定的数值后，超导态便被
4、破坏，转变为正常态，该电流ic称为超导体的临界电流.当电流超过 c,Tin一定值后，所以能引起超导态到正常态的转化，1其 根本原因是由于电流所产生的磁场 （自场）超过 临界磁场引起的.各超导体临界电流的大小，除和超导材料组成和结构有关外，对 同一种超导材料而言，与其截面积的大小和形状有关.2 .测量方法及参考方案所附分度值表.如用铜-康铜温差电偶，则必须利用粕电阻温度计在所使用的温区（即77K室温）对铜-康差电偶进行定标.通过样品的在毫安量级.本实验所用的高温超导样采用烧结工艺制备的多晶超导料，其结构式为 YbaCaQ-电品块式Tc装置的示意图6为与超导样品氧含量有关的系数,样品的转变温度约为
5、 92K左右，由于该样品无法用焊接法直接引出引线，四引线发的四根引线是用锢丝将细银丝粘压在高温超导样品表面，然后再焊在接线片上.所有引线均由德银管引出与德银管上端的接线插座相连，并由接头接到测量电路.若采用磁测量法测转变温度，可参阅本实验后所附参考文献，自己组装测量和调试测量装置.在科研工作中，由于研究工作的需要，往往要根据或参考别人的文献，并根据自己所需解决的问题1.真空玻璃杜瓦；2.德银管；3.外套筒；4.超导样品；5.恒温紫铜块；6.液氮；7.钳电阻温度计；8.接线片.和仪器设备条件，加以适当的改进，实现测量，这也是科研能力的训练.在以上测试中由于要用到低温容器与液氮，使用中必须注意遵守
6、下列安全规则：. 所有盛放在低温液氮的容器都必须留有供蒸发气体逸出的孔道，以免容器内压力过大引起事故2 .液氮灌入玻璃杜瓦时，应缓慢灌入，避免骤冷引起杜瓦的破裂.灌注液氮 采用专用液氮灌注器3 .实验中注意不要让液氮触及裸露的皮肤特别是眼睛，以免造成严重的冻伤.4 .使用液氮时，室内应保持空气通畅，防止液氮的大量蒸发造成室内缺氧.因为氧含量低于14%15%，会引起人的昏厥实验内容1. 高温超导样品的准备本实验提供的高温超导样品，是用一般陶瓷烧结工艺制备的，先按照 1： 2： 3 的理想配比，将氧化钇、氧化铜和碳酸钡的分析纯粉末混合，然后经过研磨、预烧、压片和烧结等工艺制成直径为12mm厚度为1
7、mm的超导圆片，结构式为YbaCu3Q-经切割后成为2mm 1mm截面的条形试样.粘压引线的方法如下：把从铟丝上切割下的铟粒新鲜面用削尖的竹简压贴在试样的表面，银引线的一端置于压贴好的新鲜铟面上，上端再用新鲜的铟粒面压贴固定，这样可形成良好的欧姆接触可用万用表检查接点是否良好2. 用四引线法测量高温超导样品的临界温度， 求出几个特征温度 根据提供的测试仪器和设备，决定测量方案和测试线路，选择测量参数和操作步骤，完成测量3. 测量所提供样品的临界电流，计算临界电流密度4. 参阅参考文献， 用磁测量法测量临界温度， 同学也可根据迈斯纳效应的特点，设计其他观察研究迈斯纳效应的实验方法参考文献1 章立源等超导物理北京：电子工业出版社， 1987.82 贾起民，郑永令电磁学 下册上海：复旦大学出版社，1903 戴乐山温度计量北京 ： 中国计量出版社， 1987.1824 吕斯骅，朱印康近代物理实验技术北京：高等教育出版社，5 俞永勤等频率法在高温超导体中的应用低温与超导，1987.182 1901991.2401989， 17（ 4） ：39 42
