高温超导体温度特性测量综述

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1、高温超导体温度特性测量综述摘要：利用动态法测量高温临界铋锶钙铜氧化物超导材料的电阻-温度特性；利用液氮容器内的低温空间改变氧化物超导材料温度；利用四端子法测量超导材料电阻中温差电动势的消除及对实验结果的分析与处理方法。关键词:高温临界氧化物超导材料；四端子法；电阻-温度特性ReviewfortheHighTemperatureSuperconductorTemperatureMeasurementAbstract：Usingresistancedynamicmeasuringmethodofhightemperaturecritica

2、lbismuthstrontiumcalciumcopperoxidesuperconductortemperaturecharacteristics;theuseoflowtemperatureliquidnitrogencontainerspacechangeofoxidesuperconductortemperature;andtheresultsoftheanalysisandprocessingmethodofthermoelectricEMFcancellationusingfourterminalmethodformea

3、suringtheresistanceofsuperconductingmaterialsKeywords:Hightemperaturecriticalsuperconductingoxidematerial;thefourterminalmethod;therelationshipbetweentheresistanceandthetemperature1.引言1911年，昂纳斯发现在测试汞的电阻率低温特性时发现，汞的直流电阻在4.2K时突然消失。这种以零阻值为特征的新物态，称做“超导态”。由普通导体转变为超导体时的温度叫做临界温

4、度（或转变温度）。研究表明，超导体在达到超导状态时有两大特性：迈斯纳效应——完全抗磁性；零电阻性。1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，超导体内的磁感应强度为零，原来存在于体内的磁场（磁力线）被排挤出去。人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。如下图所示：迈斯纳效应超导材料的电阻温度特性自超导电性发现以来，经过70多年的努力，常规超导体临界温度只能提高到23.22K。由于以上的超导现象只能在液氦温区出现，而氦是一种稀有气体，因而大大限制了超导的应用。60年代开始，人们一直在探索把

5、超导临界温度提高到液氮温区（77K）以上的办法，这就是高温超导研究。我们所研究的对象则是铋锶钙铜氧化物超导材料。1.对超导材料的温度-电阻测定2.1测量装置低温恒温器高温超导体电阻－温度特性测量仪微机低温恒温器：装有液氮的杜瓦瓶、探棒。Tip:探棒：紫铜块、（内有）按四端子法连接的被测样品、温度计、导电性能良好的银浆、（外绕）加热电热丝。实验用的恒温器如图所示，均温块1是一块经过加工的紫铜块，利用其良好的导热性能来取得较好的温度均匀区，使固定在均温块上的样品和温度计的温度趋于一致。铜套2的作用是使样品与外部环境隔离，减小样品温度波动。

6、提拉杆3采用低热导的不锈钢管以减少对均温块的漏热，经过定标的铜电阻温度计4及加热器5与均温块之间既保持良好的热接触又保持可靠的电绝缘。超导样品6的安装是很重要的，前面已提及，样品要薄而平坦，用导电银浆粘接在均温块上；引线直径宜小，且与均温块保持良好的热接触及电绝缘。另外，样品电极的制作要可靠，以免经受低温冲击时引线脱落。铜电阻温度计的引线亦使用四引线法，以避免引线对测量的影响。测试用的液氮杜瓦瓶宜采用漏热小，损耗率低的产品，其温度梯度场的稳定性较好，有利于样品温度的稳定。为便于样品在液氮容器内的上下移动，附设相应的提拉装置。低温恒温器

7、测量电路高温超导体电阻——温度特性测量仪工作原理示意图2.2四端子法测量样品电阻：目前所研制的高Tc氧化物超导材料多为质地松脆的陶瓷材料，即使是精心制作的电极，电极与材料间的接触电阻也常达零点几欧姆，这与零电阻的测量要求显然是不符合的。为消除接触电阻对测量的影响，常采用下图所示的四端子法。两根电流引线与直流恒流电源相连，两根电压引线连至数字电压表或经数据放大器放大后接至X-Y记录仪，用来检测样品的电压。按此接法，电流引线电阻及电极1、4与样品的接触电阻与2、3端的电压测量无关。2、3两电极与样品间存在接触电阻，通向电压表的引线也存在电

8、阻，但是由于电压测量回路的高输入阻抗特性，吸收电流极小，因此能避免引线和接触电阻给测量带来的影响。按此法测得电极2、3端的电压除以流过样品的电流，即为样品电极2、3端间的电阻。1234-四端子接线法2.3控温方法：探棒在