高溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫測(cè)量

1、高溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度測(cè)量填空題1.超導(dǎo)材料: 將在一定的低溫條件下呈現(xiàn)出零電阻和完全抗磁性的材料稱為超導(dǎo)材料。2.超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度: 電阻率降為起始轉(zhuǎn)變電阻率的一半時(shí)所處的溫度。3.特殊溫度的一些概念：每種超導(dǎo)電材料都有其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，從而具有相應(yīng)的特征溫度。高于此特征溫度，材料處于正常態(tài)，具有金屬性的電阻率。低于這個(gè)特征溫度，電阻率為零，材料進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)。通常稱這個(gè)特征溫度為超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度（transition temperature）或臨界臨界溫度（Critical temperature），用 Tc 表示。當(dāng)剛好完全到零時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度，稱為完全轉(zhuǎn)變溫度（又稱零電阻溫度）。由于材料的化學(xué)成份不

2、純和晶體結(jié)構(gòu)不完整等因素的影響，超導(dǎo)體的正常態(tài)超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變是在一定的溫度間隔中發(fā)生的。當(dāng)我們測(cè)量電阻率溫度的變化關(guān)系時(shí)。我們通常將降溫過(guò)程中-T曲線開(kāi)始偏離直線處對(duì)應(yīng)的溫度稱為起始轉(zhuǎn)變溫度（Onsetpoint），該處的電阻率以0n表示。將on的 90% 到 10% 所對(duì)應(yīng)的溫度間隔稱為轉(zhuǎn)變寬度,以Tc表示。對(duì)于純?cè)爻瑢?dǎo)體，Tc 10-3 K，對(duì)于氧化物高溫超導(dǎo)體T 幾 K。從使用的角度看，Tc越高越好，Tc越小越好。圖形如下：rT90%r050%r010%r0起始轉(zhuǎn)變溫度TCDTC完全轉(zhuǎn)變溫度r0簡(jiǎn)答題1、為什么要用鉑電阻因?yàn)榻饘巽K具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，體積小而且易于安裝和檢測(cè)，同時(shí)鉑電阻的

3、測(cè)量范圍大，在本實(shí)驗(yàn)中能測(cè)量出所需溫度。2、為什么采用四引線法可避免引線電阻和接觸電阻的影響，直接用歐姆表測(cè)不行：四引線法即每個(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；若直接用歐姆表測(cè)量導(dǎo)體電阻，由于表內(nèi)自帶電源產(chǎn)生電流較大，相應(yīng)電流也較大，且由于接觸電阻的存在，從而使得分壓情況較為嚴(yán)重，測(cè)出的R值不夠精確，同時(shí)，測(cè)量引線通常又長(zhǎng)又細(xì)，以及接觸電阻的存在，其阻值有可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于待測(cè)樣品的電阻，這樣就無(wú)法測(cè)量待測(cè)樣品阻值；而四引線法，恒流源通過(guò)兩根電流引線將待測(cè)電流提供給待測(cè)樣品，而電壓表則是通過(guò)兩根電壓引線測(cè)量樣品上的電壓。由于兩根電壓引線與樣品的節(jié)點(diǎn)處在兩根電流引線的節(jié)點(diǎn)之

4、間，因此排除了電流引線與樣品之間的接觸電阻對(duì)測(cè)量的影響；又由于電壓表的阻值很高，電壓引線的引線電阻以及它們與樣品之間的接觸電阻對(duì)測(cè)量的影響可以忽略不計(jì)。因此，四引線法減小甚至排除了引線電阻和接觸電阻對(duì)測(cè)量的影響。四引線法比一般的伏安法測(cè)電阻更為精確，更適合于測(cè)量阻值較小的電阻，故本實(shí)驗(yàn)采用四引線法測(cè)量樣品電阻。四引線法原理圖3、超導(dǎo)電性有應(yīng)用高溫超導(dǎo)材料的用途非常廣闊，大致可分為三類：大電流應(yīng)用（強(qiáng)電應(yīng)用）、電子學(xué)應(yīng)用（弱電應(yīng)用）和抗磁性應(yīng)用。大電流應(yīng)用即前述的超導(dǎo)發(fā)電、輸電和儲(chǔ)能；電子學(xué)應(yīng)用包括超導(dǎo)計(jì)算機(jī)、超導(dǎo)天線、超導(dǎo)微波器件等；抗磁性主要應(yīng)用于磁懸浮列車和熱核聚變反應(yīng)堆等。4、為什么樣品

5、電流要盡量小？（能不能用增大測(cè)量電流的方法來(lái)提高測(cè)量精確度？）最小多少是由什么決定的因?yàn)闃悠返碾娏鞔蟮脑掚娮钑?huì)發(fā)熱，而我們做的是高溫超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，電阻發(fā)熱會(huì)給實(shí)驗(yàn)造成較大的誤差。其次如果樣品電流大的話，電壓表的分流會(huì)變大，電壓表接點(diǎn)的電阻造成的誤差就會(huì)變大。5、分析引起本實(shí)驗(yàn)測(cè)量誤差的主要因素：雖然樣品與溫度計(jì)的緊密連接使得兩者的溫度在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到一致，但是還是存在著傳熱過(guò)程，使得溫度的測(cè)量不怎么精確。器端引線法引入的引線電阻，這些電阻會(huì)給實(shí)驗(yàn)造成誤差。電阻溫度計(jì)溫度所測(cè)得的溫度并不能完全代表樣品的溫度，因?yàn)槟芰康慕粨Q是需要一定時(shí)間的，因此當(dāng)樣品出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象時(shí)，其溫度應(yīng)該比電阻溫度計(jì)溫度所測(cè)得

6、的溫度偏高。6、本實(shí)驗(yàn)是如何測(cè)量超導(dǎo)材料所處溫度的：樣品架的溫度由鉑電阻溫度計(jì)測(cè)定，而鉑電阻溫度計(jì)的電阻R則隨溫度變化而發(fā)生變化；溫度計(jì)電流為固定值1.00mA，可以通過(guò)FD-TX-RT-高溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度測(cè)定儀測(cè)量得到，溫度計(jì)電壓則隨溫度變化而變化可由歐姆定律UT=IR求得，但為方便記錄和觀察，在測(cè)量?jī)x中顯示的為放大40倍的效果，即U=40UT；鉑電阻溫度在室溫到液氮溫度范圍內(nèi)，滿足R(T)=aT+b的線性關(guān)系。7、注意事項(xiàng)【不一定會(huì)考，但還是看一下好】1、使用液氮一定要注意安全（1）不要讓液氮濺到人體、儀器或引線上；（2）液氮汽化時(shí)體積將急劇膨脹，切勿將容器出氣口封死；（3）液氮是窒息性氣體，應(yīng)保持實(shí)驗(yàn)室有良好的通風(fēng)。 2、樣品的焊接與保存（1）焊接樣品時(shí)，宜用小烙鐵頭，不應(yīng)焊動(dòng)壓銦點(diǎn)處的鍍銀絲，并使錫焊接點(diǎn)保持亮澤（去除助焊劑）；（2）釔鋇銅氧（YBa2Cu3O7）材料易吸收空氣中的水汽使超導(dǎo)性能變壞，應(yīng)存放在有硅膠干燥劑的密封容器