《高温超导实验》PPT课件

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1、近代物理实验超导转变温度测量问题1.什么是超导材料，超导材料的转变温度是指什么？2.实验中如何测电阻？3.实验中如何测温度？超导材料的特性完全导电性：零电阻，可制造无损耗或者损耗极小的高强磁体，用于加速器、核聚变装置、核磁共振和磁分析仪等节省能源，制造超导电缆材料完全抗磁性：超导磁悬浮超导材料的发展1986年IBM实验室Bednorz和MüllerBa-La-Cu-O35K1987年开启液氮温区(>77K)超导体的新时代-大跃进达93K七大氧化物系列超导体最高纪录HgBa2Ca2Cu3O8-x常压134K高压165K1911年昂纳斯发现Hg的超导电性4.2K0.3K/ye

2、ar1973年Ni3Ge约23K保持记录近13年1959年BCS理论预测最高超导温度限值约40K常规超导材料和高温超导材料超导研究需要解决的问题超导现象产生的微观机制？获得具有更高超导温度的材料？超导材料的制备和应用技术？实验目的：测量超导材料的转变温度TcR-T曲线测物理量：电阻R、温度T实验方法：标准V-I四引线法，伏安法实验仪器：FD-TX-RT-Ⅱ高温超导转变温度测定仪高温超导转变温度的测定一、测量原理1、零电阻现象：在一定低温下，导体的直流电阻突变为零。2、转变温度TC：R突变为0时的温度。即：T=TC时，R=03、超导产生条件：RT04.2k超导体一般导体(1

3、)样品中通直流电样品电阻R的测量样品电流：I=1.5～33mA取10mA样品电压:样品电压显示：U默认放大1000倍可选放大倍数2000600010000伏安法：样品温度T的测量样品架的温度由铂电阻温度计测定铂电阻温度计：电阻R随温度变化温度计电流：I=1.00mA固定温度计电压：UT=I·R随温度变化温度计电压显示：U=40UT放大40倍注：铂电阻温度计在室温到液氮温区内，满足:根据UT查表或软件转换即可得到T的大小温度T/K电压UT/mVPt-100电阻温度计电极制作：四引线法四引线法测电阻原理图-UX恒流源ΟΟΟΟ+_I-I+低温物理实验装置的原则之一是必须尽可能减

4、小室温漏热。测量引线通常是又长又细，其阻值有可能远远超过待测样品的阻值。为了减小引线和接触电阻对测量的影响，通常采用“四引线测量法”，即每个电阻原件都采用四根引线，其中两根为电流引线，两根为电压引线。I+V+V-I-（2）探棒和前级放大器：安装样品和温度计，插入低温杜瓦实现变温．（1）低温液氮杜瓦：盛放液氮的容器（3）测量仪主机：测量：U样品，I0，U温度计二、实验仪器FD-TX-RT-II高温超导转变温度测定仪1.探棒及样品架1、样品室外壁和内部样品架均由紫铜块加工而成，通过紫铜块外壁与液氮的热接触，将冷量传到内部紫铜块样品架中。2、超导样品为常规的四引线接头方式，其电

5、流、电压引线分别连接到样品架的相应接头上。3、样品架的温度由装于其块体内的铂电阻温度计测定。样品电压：放大1000倍可调温度计电流:1.00mA固定温度计电压：放大40倍样品电流：1.5～33mA可调2.测量仪主机部分3.测量仪连线示意图低温液氮杜瓦实验探棒和前级放大器测量仪主机R样品TU样品=I0RU样品，I0U温度计查表计算R-T曲线测试流程三、实验步骤1、连接电路：将放大器上的航空头分别接到主机上对应的航空插座上。2、记录数据：开启电源，设置样品电流10mA，打开软件自动采集R-T数据，并手动记录主机面板上温度计电压和样品电压。3、插入探棒：降温（室温-液氮77K）

6、探棒插入液氮深度影响温度变化速度，注意深度。取出探棒时即为升温过程。4、处理数据：求样品的阻值Ｒ和对应的样品温度Ｔ。做Ｒ－Ｔ曲线，并确定超导转变温度Tc△Tc。FD-RT-II超导转变温度测试软件样品Ｒ－Ｔ曲线图：四、结果分析Tc(onset)开始偏离正常态温度Tc(mid)中点温度，超导体临界温度Tc0零电阻温度超导体从正常转变为超导态的转变曲线所制得的样品具有超导性，样品较稳定、性征明显超导零电阻温度Tc为90.5K；YBa2Cu3O7-δ的R-T曲线所制得的样品具有超导性，样品较稳定、性征明显超导零电阻温度Tc为84.5K；YBa1Sr1Cu3O7-δ的R-T曲线样

7、品明显失超，降温与升温曲线呈现非金属性且不重合。初步认为样品质量存在问题。YBa1.8Sr0.2Cu3O7-δ的R-T曲线试图观察紫外线能否改变其超导性能。但效果不显著，未能进行对比实验。紫外线照射后YBCO的R-T曲线FD-TX-RT-Ⅱ软件的校准在操作中发现，温度降到最低点时，软件采集点显示69.19K，而液氮温度为77K。校准：记录纸上采集点位置所占方格数乘以3.91，再查表即可得温度的数值。将标准样品进行测量并用该方法校准，验证了软件确实存在误差，校准方法是正确的。五、思考题1、为什么采用四引线法可避免引线电阻和接触电