《高温超导实验》PPT课件.ppt

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Mller Ba-La-Cu-O 35K,1987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165K,1911年 昂纳斯 发现Hg

2、的超导电性 4.2K 0.3K/year,1973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Tc R-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-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：

3、T=TC 时，R=0,样品电阻 R 的测量,样品电流： I = 1.533 mA 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 2000 6000 10000,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 = 1.00 mA 固定 温度计电压： UT= I R 随温度变化 温度计电压显示：U =40 UT 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,Pt-100电阻温度计,电极制作：四引线法,低温物理实验装置的原则之一是必须尽可能减小室温漏热

4、。,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。,（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，其电流、电压引线分别连接到

5、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：1.533mA 可调,2. 测量仪主机部分,3. 测量仪连线示意图,R样品,T,U样品=I0R,U样品，I0,U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）探棒插入液氮深度影响温度变化速度，注意

6、深度。取出探棒时即为升温过程。 4、处理数据：求样品的阻值和对应的样品温度。 做曲线，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 90.5 K；,YBa2Cu3O7-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 84.5 K；,YBa1Sr1Cu3O7-的R-T曲线,样品明显失超，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-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-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