Transcript 高Tc超导体电温特性（张成龙）

高TC超导体电阻—温度特性测量实验
电科091
、
张成龙
学号31
超导体电阻的研究历史
科学家
时间
材料
1908 液化氮气
K.onnes
1011
汞
Nb
之间
硅化矾
1952 铌锡合金
其他科学家
1973 铌锗合金
J.G.bednorz
朱经武
1986
1987
温度
4.2K
4.2K
9.25K
17K
18K
23.3K
镧钡铜氧
35K
钇钡铜氧
(1:2:3:7)
80~93K
【内容简介】

主要用于高Tc超导体电阻－温度特性测量
与处理，亦可用于其它样品电阻－温度特
性测量。它由安装了样品的低温恒温器，
测、控温系统，数据采集、传输和处理系
统以及电脑组成。通过 开关转换，即可进
行动态测量，也可进行稳态测量。动态测
量时可以分别进行不同电流方向的升温和
降温测量，以观察和检测样品和温度计之
间的动态温差造成的测量误差以及样品与
测量回路热电势给测量带来的影响。动态
测量数据经本机处理后直接进入电脑显示、
处理或打印输出，稳态测量结果经由键盘
输入电脑，作出R-T特性供分析处理。
实验原理
（1）临界磁场
超导材料处于一个外磁场中，有当外磁场
的磁感应强度小于某一值时，超导材料才
能保持其超导状态，这个磁感应强度值称
为临界磁场。
（2）完全抗磁体
1933年，迈斯纳和奥克孙菲尔德在实验中
发现，超导体除了零电阻特性之外，还具
有另一种特性：
即进入超导态时，超导体会将内部的磁场完
全排出体外，磁力线不能进入体内，体内的
磁场恒等于0，这种现象称为完全抗磁性。
（3）超导体分为第一类超导体和第二类超
导体。
第一类超导体只有一个临界磁场Bc，当
T<Tc，材料进入超导态，对超导体外加一
磁场B，如果B<Bc，超导体显示出完全抗磁
性，材料为超导态；如果磁感应强度从高于
Bc降到B<Bc，超导态突然变成正常态。
第二类超导体有两个临界磁场Bc1和Bc2（
Bc1<Bc2），当外磁场B<Bc1时，材料处
于纯粹的超导态，称为迈斯纳态，具有完
全抗磁性；当Bc1<B<Bc2时，材料处于超
导态和正常态的混合状态，称为混合态；
当B>Bc2时，材料进入正常态。在混合态
时，整个材料是超导的，只是其中嵌入许
多正常态的细丝，它们与外磁场方向的磁
力线同向，作为外场磁力线的通道。
第二类超导体有两个临界磁场Bc1和
Bc2（Bc1<Bc2），当外磁场B<Bc1时
，材料处于纯粹的超导态，称为迈斯
纳态，具有完全抗磁性；当
Bc1<B<Bc2时，材料处于超导态和正
常态的混合状态，称为混合态；当
B>Bc2时，材料进入正常态。在混合
态时，整个材料是超导的，只是其中
嵌入许多正常态的细丝，它们与外磁
场方向的磁力线同向，作为外场磁力
线的通道。
（5）HT288型高Tc超导体电阻-温度特性测量
仪
工作原理示意图如图1所示，低温恒温器用
导热性能良好的紫铜制成，超导样品及铂
温度传感器置于其上，并形成良好的热接
触。
加热器主要用于稳态法测量。当低温恒温
器处于液氮中或液氮液面以上不同位置时
，低温恒温器的温度将会发生变化。随着
温度的不断变化，被测样品的电特性也将
发生相应的变化。
按典型的四端法连接的样品及温度传感器
分别联接至各自的恒流源和放大器，以减
小测量误差
数据经数据采集、处理传输系统送入电子
计算机运算并在显示器上显示。仪器内还
安装有自动控温系统。它由放大器、温度
设定、PID控制器及加热功率控制器等部
分组成。自动调整加热功率，使温度平衡
。
实验器材
HT288型高Tc超导体电阻一温度特性测量仪
实验内容
（1）准备工作
将液氮注入液氮杜瓦瓶，再将装有测量样品的低
温恒温器浸入液氮，固定于支架上，电缆连接至
HT288测量仪“恒温器接口”端,再用通讯电缆将测
量仪与计算机串行口联接。
在硬盘上创建“HT288F”文件夹，然后将光盘上名
为“HT288F.EXE”文件直接复制-粘贴到该文件夹，
再发送快捷方式到桌面，即完成软件安装。所配
置的计算机上已经安装好此软件。
（2）开启仪器
开启测量仪器电源和电脑电源，待系统启动完
成后，用鼠标点击电脑屏幕上的 “HT288F”图标，
进入工作程序，电脑屏幕显示如图2（a）所示。
图2（a）
（3）开始采集
点击“数据采集”按钮，出现一个对
话框入图2（b）所示。点击“确定”后按下
仪器的“复位”按钮，当看到“运行”指示灯
不停闪烁时，即表示系统进入测量状态
。
①自动测量
提升装有样品的低温恒温器，使其脱离液
氮液面，温度将逐渐升高。在电脑显示器左上
部“状态参数” 区表示“样品电流方向”的“正向/
反向”指示灯交替闪烁，表示系统已开始采集数
据。此时在计算机屏幕上逐点描出两条电压一
温度特性曲线，红色的一条表示正向电压降，
蓝色的一条表示反向电压降，“状态参数”区域
同时显示相应的工作参数值。
②手动电流换向测量
当系统需要调整或测试时，使用手动转换样
品电流的方式工作（一般应联系专业人员）。
（4）停止采集
任意时刻点击“停止采集”按钮，都会停止采
集数据，按提示输入文件名(建议使用缺省名)
，确认后自动保存文件，然后退出采集。
（5）数据处理
点击“打开”按钮，选择所需的文件打开。点
击工具栏不同颜色的图标，将会显示/擦除该颜
色的曲线，用户可根据需要选择查看不同的曲
线。双击鼠标左键，会出现一个三角形标志，
同时在标志旁显示该点的坐标值。
谢
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