高溫超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課件

近代物理實(shí)驗(yàn)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度測(cè)量問題1.什么是超導(dǎo)材料，超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度是指什么？2.實(shí)驗(yàn)中如何測(cè)電阻？3.實(shí)驗(yàn)中如何測(cè)溫度？超導(dǎo)材料的特性完全導(dǎo)電性：零電阻，可制造無損耗或者損耗極小的高強(qiáng)磁體，用于加速器、核聚變裝置、核磁共振和磁分析儀等節(jié)省能源，制造超導(dǎo)電纜材料完全抗磁性：超導(dǎo)磁懸浮超導(dǎo)研究需要解決的問題超導(dǎo)現(xiàn)象產(chǎn)生的微觀機(jī)制？獲得具有更高超導(dǎo)溫度的材料？超導(dǎo)材料的制備和應(yīng)用技術(shù)？實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)量超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度TcR-T曲線測(cè)物理量：電阻R、溫度T實(shí)驗(yàn)方法：標(biāo)準(zhǔn)V-I四引線法，伏安法實(shí)驗(yàn)儀器：FD-TX-RT-Ⅱ高溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度測(cè)定儀高溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)定一、測(cè)量原理1、零電阻現(xiàn)象：在一定低溫下，導(dǎo)體的直流電阻突變?yōu)榱恪?、轉(zhuǎn)變溫度TC

：R突變?yōu)?時(shí)的溫度。

即：T=TC

時(shí)，R=03、超導(dǎo)產(chǎn)生條件：RT04.2k超導(dǎo)體一般導(dǎo)體(1)樣品中通直流電樣品溫度T的測(cè)量樣品架的溫度由鉑電阻溫度計(jì)測(cè)定鉑電阻溫度計(jì)：電阻R隨溫度變化溫度計(jì)電流：

I=1.00mA

固定溫度計(jì)電壓：UT=I·R

隨溫度變化

溫度計(jì)電壓顯示：U=40UT放大40倍注：鉑電阻溫度計(jì)在室溫到液氮溫區(qū)內(nèi)，滿足:根據(jù)UT查表或軟件轉(zhuǎn)換即可得到T的大小溫度T/K電壓UT/mVPt-100電阻溫度計(jì)電極制作：四引線法

四引線法測(cè)電阻原理圖-UX恒流源

ΟΟΟΟ+_I-I+低溫物理實(shí)驗(yàn)裝置的原則之一是必須盡可能減小室溫漏熱。測(cè)量引線通常是又長又細(xì)，其阻值有可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過待測(cè)樣品的阻值。為了減小引線和接觸電阻對(duì)測(cè)量的影響，通常采用“四引線測(cè)量法”，即每個(gè)電阻原件都采用四根引線，其中兩根為電流引線，兩根為電壓引線。I+V+V-I-1.探棒及樣品架1、樣品室外壁和內(nèi)部樣品架均由紫銅塊加工而成，通過紫銅塊外壁與液氮的熱接觸，將冷量傳到內(nèi)部紫銅塊樣品架中。2、超導(dǎo)樣品為常規(guī)的四引線接頭方式，其電流、電壓引線分別連接到樣品架的相應(yīng)接頭上。3、樣品架的溫度由裝于其塊體內(nèi)的鉑電阻溫度計(jì)測(cè)定。樣品電壓：放大1000倍可調(diào)溫度計(jì)電流:1.00mA固定溫度計(jì)電壓：放大40倍樣品電流：1.5～33mA可調(diào)2.測(cè)量儀主機(jī)部分3.

測(cè)量儀連線示意圖低溫液氮杜瓦

實(shí)驗(yàn)探棒和前級(jí)放大器測(cè)量儀主機(jī)三、實(shí)驗(yàn)步驟1、連接電路：將放大器上的航空頭分別接到主機(jī)上對(duì)應(yīng)的航空插座上。2、記錄數(shù)據(jù)：開啟電源，設(shè)置樣品電流10mA，打開軟件自動(dòng)采集R-T數(shù)據(jù)，并手動(dòng)記錄主機(jī)面板上溫度計(jì)電壓和樣品電壓。3、插入探棒：降溫（室溫-液氮77K）探棒插入液氮深度影響溫度變化速度，注意深度。取出探棒時(shí)即為升溫過程。4、處理數(shù)據(jù)：求樣品的阻值Ｒ和對(duì)應(yīng)的樣品溫度Ｔ。做Ｒ－Ｔ曲線，并確定超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc△Tc

。FD-RT-II超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度測(cè)試軟件樣品Ｒ－Ｔ曲線圖：四、結(jié)果分析Tc(onset)開始偏離正常態(tài)溫度Tc(mid)中點(diǎn)溫度，超導(dǎo)體臨界溫度Tc0零電阻溫度超導(dǎo)體從正常轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的轉(zhuǎn)變曲線所制得的樣品具有超導(dǎo)性，樣品較穩(wěn)定、性征明顯超導(dǎo)零電阻溫度Tc為84.5K；YBa1Sr1Cu3O7-δ的R-T曲線

樣品明顯失超，降溫與升溫曲線呈現(xiàn)非金屬性且不重合。初步認(rèn)為樣品質(zhì)量存在問題。YBa1.8Sr0.2Cu3O7-δ的R-T曲線

試圖觀察紫外線能否改變其超導(dǎo)性能。但效果不顯著，未能進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。紫外線照射后