高TC超導(dǎo)體電阻-溫度特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告演講ppt常州大學(xué)近代物理實(shí)驗(yàn)

高Tc超導(dǎo)體電阻—溫度特性的測(cè)量電科高溫超導(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。超導(dǎo)磁懸浮列車是利用超導(dǎo)磁體使車體上浮，通過(guò)周期性地變換磁極方向而獲取推進(jìn)動(dòng)力的列車。超導(dǎo)磁浮列車除速度快之外，還具有無(wú)噪音、無(wú)震動(dòng)、省能源的特點(diǎn)，有望成為21世紀(jì)交通工具的主力。日本東海旅客鐵道株式會(huì)社(JR東海公司)研發(fā)的高速列車，測(cè)試最高時(shí)速590公里。超導(dǎo)材料的應(yīng)用超導(dǎo)材料的應(yīng)用超導(dǎo)計(jì)算機(jī)是利用超導(dǎo)技術(shù)生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)及其部件，其性能是目前電子計(jì)算機(jī)無(wú)法相比的。超導(dǎo)計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度比現(xiàn)在的電子計(jì)算機(jī)快100倍，而電能消耗僅是電子計(jì)算機(jī)的千分之一，如果目前一臺(tái)大中型計(jì)算機(jī)，每小時(shí)耗電10千瓦，那么，同樣一臺(tái)的超導(dǎo)計(jì)算機(jī)只需一節(jié)干電池就可以工作了。美國(guó)計(jì)劃利用超導(dǎo)技術(shù)打造出全新一代計(jì)算機(jī)高Tc超導(dǎo)體電阻—溫度特性的測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握到高超導(dǎo)體電阻——溫度特性的測(cè)量方法2.學(xué)會(huì)用動(dòng)態(tài)法和穩(wěn)態(tài)法進(jìn)行測(cè)溫、控溫，數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理實(shí)驗(yàn)器材HT288型高超導(dǎo)體電阻-溫度特性測(cè)量?jī)x，包括低溫恒溫器、不銹鋼杜瓦瓶、測(cè)溫與控溫儀器、數(shù)據(jù)采集、傳輸與處理系統(tǒng)以及微機(jī)等。其中，低溫恒溫器包括四引線高超導(dǎo)體樣品鉍鍶鈣銅氧、紫銅均溫塊、鉑電阻溫度計(jì)、電加熱器等器件。實(shí)驗(yàn)原理臨界溫度

的定義超導(dǎo)體具有零電阻效應(yīng)，通常把外部條件（磁場(chǎng)、電流、應(yīng)力等）維持在足夠低值時(shí)電阻突然變?yōu)榱愕臏囟确Q為超導(dǎo)臨界溫度。實(shí)驗(yàn)原理熱電勢(shì)與電阻測(cè)量算法熱電勢(shì)產(chǎn)生的原因：樣品中的溫度梯度。熱點(diǎn)勢(shì)的消除方法：電流換向法電流換向法測(cè)得的電阻：實(shí)驗(yàn)原理HT288型高Tc超導(dǎo)體電阻一溫度特性測(cè)量?jī)x原理示意圖1

超導(dǎo)樣品2

半導(dǎo)體溫度傳感器3

加熱器4

標(biāo)準(zhǔn)電阻5.6

恒流源7.8.9

高增益高精密測(cè)量放大器10

比較器11

溫度設(shè)定器12

PID控制器13

加熱功率控制器14

微處理器實(shí)驗(yàn)原理

上圖所示的低溫恒溫器用導(dǎo)熱性能良好的紫銅制成，超導(dǎo)樣品及鉑溫度傳感器置于其上，并形成良好的熱接觸。加熱器主要用于穩(wěn)態(tài)法測(cè)量。當(dāng)?shù)蜏睾銣仄魈幱谝旱谢蛞旱好嬉陨喜煌恢脮r(shí)，低溫恒溫器的溫度將會(huì)發(fā)生變化。隨著溫度的不斷變化，被測(cè)樣品的電特性也將發(fā)生相應(yīng)的變化。按典型的四端法連接的樣品及溫度傳感器分別聯(lián)接至各自的恒流源和放大器，以減小測(cè)量誤差。數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集、處理傳輸系統(tǒng)送入電子計(jì)算機(jī)運(yùn)算并在顯示器上顯示。

儀器內(nèi)還安裝有自動(dòng)控溫系統(tǒng)。它由放大器、溫度設(shè)定、PID控制器及加熱功率控制器等部分組成。自動(dòng)調(diào)整加熱功率，使溫度平衡。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一準(zhǔn)備工作將液氮注入氮杜瓦瓶，再將裝有測(cè)量樣品的低溫恒溫器浸入液氮，固定于支架上，電纜連接至HT288測(cè)量?jī)x“恒溫器接口”端,再用通訊電纜將測(cè)量?jī)x與計(jì)算機(jī)串行口聯(lián)接。

在硬盤上創(chuàng)建“HT288F”文件夾，然后將光盤上名為“HT288F.EXE”文件直接復(fù)制粘貼到該文件夾，發(fā)送快捷方式到桌面，完成安裝。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二動(dòng)態(tài)法測(cè)量（1）打開(kāi)儀器和超導(dǎo)測(cè)量軟件“HT288F”圖標(biāo)，進(jìn)入工作程序。（2）將“測(cè)量方式”置于“動(dòng)態(tài)”，“樣品電流換向方式”置于“自動(dòng)”，將“溫度設(shè)定”旋鈕逆時(shí)針旋到底。（3）調(diào)節(jié)“樣品電流”至80mA。（4）在測(cè)量軟件界面點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)采集”。（5）將恒溫器（俗稱“探頭”）放入裝有液氮的杜瓦瓶?jī)?nèi)，降溫速率由恒溫器所在的高度決定，直至浸在液氮中。（6）此時(shí)儀器自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，并繪出正反向電流所測(cè)電壓隨溫度的變化曲線，最低溫度到77K。（7）點(diǎn)擊“停止采集”和“保存數(shù)據(jù)”，給出文件名保存，此時(shí)降溫方式測(cè)量結(jié)束。（8）重新點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)采集”，并從杜瓦瓶中取出恒溫器，進(jìn)行動(dòng)態(tài)升溫方式下的測(cè)量。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)超導(dǎo)體電阻-溫度特性注意事項(xiàng)

1.使用液氮要格外小心,盛裝液氮的容器應(yīng)留有供氮?dú)庖莩龅囊莩隹?，以防液氮汽化后容器壓?qiáng)逐漸增大而引起爆炸。操作過(guò)程人體切勿接觸液氮，以防止凍傷。

2.動(dòng)態(tài)法測(cè)量時(shí)，熱馳豫對(duì)測(cè)量的影響很大，它對(duì)熱電勢(shì)的影響隨升