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1、物理实验 第21卷 第5期7高温超导材料特性测试装置陆 果 陈凯旋 薛立新(北京大学物理系北京100871) 摘 要:高温超导电性是物理学的前沿课题,具有重大的应用前景Z低温的获得和控制、各类温度传感器和液面计的特性、电阻的四引线测量法、乱真电动势的判定和消除、数据的计算机处理等,都是物理实验的重要内容Z利用精心研制的装置所做的实验,有利于培养学生严谨的科学态度和求实精神Z关键词:高温超导电性;低温恒温器;低温温度计;四引线测量法Characteristicstestingapparatusofhightemperaturesupercon
2、ductingmaterialLUGuoCHENKai2xuanXUELi2xin(DepartmentofPhysics,PekingUniversity,Beijing,100871)Abstract:Beingattheforefrontofphysicalresearch,hightemperaturesuperconductivity(HTS)hasgreatprospectinapplication.ExperimentsofHTSresearchinvolveavarietyofap2proachesthatarecrucial
3、tomodernphysics,forexamples,theachievementandcontroloflowtemperature,theproperusageofvariousthermometersandlevelmonitors,thetetrodemethodofresistancemeasurement,theidentificationandeliminationofspuriouselectromotiveforceandcomputerdataanalysis,etc.Consequently,thewell2desig
4、nedHTSapparatusandexperimentswillallowstudentstosubstantiallyimprovetheirexperimentalskillsandcriticalthinkingabilitiesinconductingscientificresearch.Keywords:hightemperaturesuperconductivity;cryostat;lowtemperaturethermometer;thetetrodemethod 我们研制的高温超导材料特性测试装置,1 高温超导电性是教育
5、部“高等教育改革发展项目”中教学仪器类产品国际招标的中标项目,已在北京大学等自1911年发现超导现象以后,人们一直在十余所高等院校作为基础物理实验教学仪器使为提高超导临界温度而努力;然而在数十年中用Z由于一般的基础物理实验课教师不熟悉低进展却十分缓慢,1973年所创立的记录温物理实验,而高温超导电性的研究目前仍在(Nb3Ge,Tc=2312K)就保持了12年Z重大的迅速发展,因此本文对相关内容作一简单介突破出现在1986年4月,缪勒(K.A.Müller)绍Z和贝德罗兹(J.G.Bednorz)宣布,一种钡镧铜氧化物的超导转变温度可能高于30
6、K.从此,©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.8物理实验 第21卷 第5期掀起了波及全世界的关于高温超导电性的研究使用不同类型和不同规格的温度计Z例如,在热潮,在短短的两年时间里就把超导临界温度13.8～630.7K的温度范围内,常使用铂电阻温①提高到了110K,到1993年3月已达到134KZ度计Z然而,用作国际温标内插仪器的标准铂电这一突破使得超导体的使用温区从液氦温区阻温度计,与实验室用的小型铂电阻温度计和(～4.2K)提高到了液氮温区(～77.4
7、K),超导工业用的铂电阻温度计相比,不仅体积要大得体从此也就被冠以“高温超导体”之名Z关于高多,而且结构也要复杂得多Z又如,与具有正的温超导体的机理、基本性质及其应用,至今仍然电阻温度系数的铂电阻温度计不同,锗和硅等是物理学家们十分关注的前沿课题Z半导体电阻温度计具有负的电阻温度系数,在用液氮冷却安装在低温恒温器中的高温超30K以下的低温具有很高的灵敏度;利用正向导样品,通以一定的电流,在测量其端电压时发电压随温度变化的P2N结制成的半导体二极现:当温度接近液氮的正常沸点时,高温超导样管温度计,在很宽的温度范围内有很高的灵敏品的电阻突然跌落到
8、零,这就是所谓的零电阻度,常用作控温仪的温度传感器;温差电偶温度现象或超导电现象Z通常把超导体电阻突然变计测温结点小,制作简单,常用来测量小样品的为零的温度,称为超
