x射线衍射结构分析实验

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1、高温超导转变温度测量摘要：超导电性发现于1911年，荷兰科学家昂纳斯利用液氦所能达到的极低温条件，指导学生进行金属在低温下电阻率的研究，发现在温度稍低于4.2K时，水银的电阻突然下降到一个很小值，认为汞进入了电阻消失的新状态—超导态。人们将具有在一定的极低温条件下呈现出零电阻好和完全抗磁性质的材料称为哦材料材料。通过本实验，旨在了解FD-TX-RT-II高温超导转变温度测定仪的结果及使用方法，掌握液氮低温技术，利用FD-TX-RT-II高温超导转变温度测定仪，测量氧化物超导体YBaCuO的超导零界温度。关键词：超导电性、超导材料、转变温度引言：在超导现象发现后，为了从

2、根本上解决超导转变温度较低的问题，人们一直通过用不同的实验和理论的方法来探究查到的微观机制。超导现象的出现，让科学家大胆设想：如果能将超导材料的转变温度提高到室温，生活将因此经历一次新的革命。人们将不再为电子产品发热而苦脑、一次充电能使手提电脑连续使用数月、出门能轻松乘坐时速达几百公里以上的磁悬浮列车。正文：（一）实验原理1、零电阻效应和转变温度根据马德森定则，金属的电阻率和温度的关系可以表示为ρ(T）=ρi(T）+ρr(1)式中ρr为材料的杂质和缺陷对自由电子的散射而产生的电阻率，ρi(T）为自由电子受晶格原子振动的散射而产生的电阻率。一般金属，即使温度降至绝对零度

3、，也存在由杂质及缺陷散射形成的剩余电阻。每种超导材料都有其独特的结构，从而具有相应的特征温度。高于这个温度，材料处于正常态，具有金属性的电阻率。低于这个特征温度，电阻率为零，材料进入超导状态。通常称这个特征温度为超导体的转变温度获临界温度，用Tc表示。电阻率温度的变化关系如图所示。2、迈斯纳效应当把超导体置于外加磁场时，磁通不能穿透超导体，而使体内的磁感应强度始终保持为零，这个效应称为迈斯纳效应。（二）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

4、度计电压和样品电压。3、插入探棒：降温（室温-液氮77K）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。（三）实验注意事项1、使用液氮一定要注意安全。（1）不要让液氮溅到人体、仪器或引线上；（2）液氮汽化时体积将急剧膨胀，切勿将容器出气口封死；（3）氮气是窒息性气体，应保持实验室有良好的通风。2、样品的焊接与保存。（1）焊接样品时，宜用小烙铁头，不应焊动压因点处的涂银丝，并使锡焊接点保持亮泽。（2）材料易吸收空气中的水汽使超导性变坏，应存放在有硅胶干燥剂的

5、密封容器中。3、探棒不得剧烈震动或撞击，以免震断连接样品的涂银丝而损坏仪器。拿离和放回试验台时，一定要轻拿轻放；浸入和提离低温液氮杜瓦时，一定要将探棒竖直对准杜瓦瓶口的中心轴线缓慢操作，避免跟瓶口和其他物体碰撞。（四）实验数据处理根据实验步骤，本小组进行了样品的降温过程的实验，得到下图。其中测得，恒流源为7.1V，X:4mV/div，Y:15uV/divTc=94.2K,Ton=95.39K,90%ρ时，T1=94.77K,10%ρ时，T2=93.53K（五）实验结论通过本实验，我们得到了该高温超导体样品的转变温度为94.2K，了解FD-TX-RT-II高温超导转变温

6、度测定仪的结果及使用方法，掌握液氮低温技术，利用FD-TX-RT-II高温超导转变温度测定仪，测量氧化物超导体YBaCuO的超导零界温度。