高 TC 超导体电阻 — 温度特性测量实验

1. 高TC超导体电阻—温度特性测量实验 、

2. 超导体电阻的研究历史

4. 【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。

5. 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：

6. 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。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。

7. 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。

8. 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。

9. （5）HT288型高Tc超导体电阻-温度特性测量仪

10. 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。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

11. 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。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。

12. 实验器材 HT288型高Tc超导体电阻一温度特性测量仪

13. 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。

14. （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）

15. （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。

17. 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）。

18. （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。

20. 谢谢