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1、第19卷第6期低温物理学报Vol.19,No.61997年12月CHINESEJOURNALOFLOWTEMPERATUREPHYSICSDec.,1997NbTi复合超导线剩余电阻比(RRR)测定国际标准制定中若干问题的实验探讨华崇远北京有色金属研究总院,北京100088邓廷璋中国科学院物理研究所,北京1000801997年10月25日收到分别用曲线法和定点法测定了三个具有不同剩余电阻比的NbTi超导线样品在低温下的剩余电阻.最大的相对差别为0.5%.从而证实了定点法是一种简单、有效的NbTi超导线剩余电
2、阻比测定方法.在定点法中,需准确测定相对零电势电位.样品在低温下的温度控制和测量精度可为±1K.这些实验结果为相应国际标准的制定提供了有价值的实验依据.一、引言NbTi超导线材的剩余电阻比(RRRResidualResistanceRatio)定义为其在室温(293K)的电阻和在低温下、临界温度之上的剩余电阻之比.由于NbTi合金无论是在室温下,或是在低温下其电阻率都要大于相应的铜基体几个数量级,因而剩余电阻比所反映的实际是相应的铜基体在室温时的电阻和其低温下的剩余电阻之比.而铜基体在室温下的电阻率并不随铜
3、的纯度和加工率的情况有很大的变化,对于各种NbTi线材可以说基本差不多.所以剩余电阻比这个技术指标,主要反映的是NbTi复合超导材料中铜基体在低温下剩余电阻率的大小.这个剩余电阻率的大小直接和用NbTi超导材料做成的各种实用装置,如超导磁体等,在低温下运行的稳定性相关.因而剩余电阻比是NbTi商品线材的一个重要技术指标.国际电工委员会超导分委员会(IEC/TC90)在1992年于巴黎召开的TC90第二次会议上,确定了建立NbTi和Nb3Sn商品线材剩余电阻比测试国际标准的任务.日本在其国家电工委员会的支持下
4、,很快组织了专门的小组并开展了一系列与制定该标准有关的基础工作.95年于美国Bouldor举行的TC90会议上,为制定剩余电阻比测试标准的国际工作小国家超导中心主持和资助项目.6期华崇远等:NbTi复合超导线剩余电阻比(RRR)测定国际标准制定中...421组(WG-4)正式建立,我国成员被选为工作小组负责人(convenor).在国家超导中心的支持下,我们开展了一些和建立此国际标准有关的实验研究工作.在NbTi线剩余电阻比的测试中,比较重要和关键的是如何定义和测定其在低温下的剩余电阻R2.在日本工作小组起
5、草的[1]标准草案中,R2是通过曲线法来测定的.图1表示了在低温下于NbTi样品上采集得的电阻随温度变化的曲线(R-T).曲线法要求由曲线中的直线段A和B的交点来确定样品的剩余电阻R2.而我国过去是采用定点法来测定NbTi线在低温下的剩余电阻的,也即把低温下某一固定温度下,如11K或12K,NbTi超导线的电阻定义为剩余电阻R2.为此我们比较了用这两种方法测定的NbTi线剩余电阻的异同.并对影响定点法NbTi线低温下剩余电阻R2测定的一些图1用曲线法确定低温电阻R2重要因素进行了实验探讨.二、实验装置在低温
6、下进行NbTi线的R-T曲线的测定,可以有各种不同的变温方法.可以在样品冷却到了4.2K后,把恒温器提升到液氦面之上,让其自然升温或用加热器加热升温.也可使恒温器浸泡在液氦的杜瓦中,在绝热的条件下用加热器进行恒温器和样品的控温和加热,这被称为绝热法.也可让恒温器直接和微型制冷机相联结,使样品可处于5K或更低的温度,并通过加热器或控制制冷机的功率来实现温度的控制和调整.我们使用如图2所示的准绝热法测量装置.通过样品室空间A的减压,可使微量的液氦由杜瓦经样品室底部的毛细管进入样品室,使被测的NbTi样品及恒温块
7、的温度降到4.2K.由于样品室的外面有高真空的夹层B,样品室能在液氦杜瓦内很好地保持绝热状态.在恒温块及样品被冷却到4.2K后即停止减压,通过安装在恒温块上的加热器及DRC-82C控温仪来实现样品的升温及控温.在4.2K～30K范围内,装置的控温精度为0.2K左右.由于在升温过程中,样品室内允许有低压氦气的存在,这有利于样品、温度计、和恒温块之间较快地达到热平衡.恒温块是由纯铜制成的园柱体,其尺寸为15×80mm,外面加纯铜的防护罩,以利于温度的控制和稳-4定.样品的电流由DH1715型稳流电源供给,其电流
8、稳定度优于10/小时.用B365型无热电势开关进行样品电流的换向.电流值的大小通过和样品串联的标准电阻及K-199数字电压表监测.NbTi样品的电压信号用K-181毫微伏数字电压表进行测试.在现有的实验室设备条件下,它的有效测试精度为±0.1μV.温度用Ge电阻温度计测量.422低温物理学报19卷图2低温剩余电阻比(RRR)测试装置示意图.三、样品在NbTi复合超导材料剩余电阻比测定国际标准草案关于标准的适用范围
