高温超导转变温度测量

高温超导转变温度测量填空题1.超导材料:将在一定的低温条件下呈现出零电阻和完全抗磁性的材料称为超导材料。2.超导材料的转变温度:电阻率降为起始转变电阻率的一半时所处的温度。3.特殊温度的一些概念：每种超导电材料都有其独特的结构，从而具有相应的特征温度。高于此特征温度，材料处于正常态，具有金属性的电阻率。低于这个特征温度，电阻率为零，材料进入超导状态。通常称这个特征温度为超导体的转变温度（transitiontemperature）或临界临界温度（Criticaltemperature），用Tc表示。当ρ刚好完全到零时对应的温度，称为完全转变温度（又称零电阻温度）。由于材料的化学成份不纯和晶体结构不完整等因素的影响，超导体的正常态——超导态转变是在一定的温度间隔中发生的。当我们测量电阻率温度的变化关系时。我们通常将降温过程中ρ-T曲线开始偏离直线处对应的温度称为起始转变温度（Onsetpoint），该处的电阻率以ρ0n表示。将ρon的90%到10%所对应的温度间隔称为转变宽度,以△Tc表示。对于纯元素超导体，△Tc≈10-3K，对于氧化物高温超导体△T≈几K。从使用的角度看，Tc越高越好，△Tc越小越好。图形如下：简答题1、为什么要用铂电阻因为金属铂具有良好的化学稳定性，体积小而且易于安装和检测，同时铂电阻的测量范围大，在本实验中能测量出所需温度。2、为什么采用四引线法可避免引线电阻和接触电阻的影响，直接用欧姆表测不行：四引线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；若直接用欧姆表测量导体电阻，由于表内自带电源产生电流较大，相应电流也较大，且由于接触电阻的存在，从而使得分压情况较为严重，测出的R值不够精确，同时，测量引线通常又长又细，以及接触电阻的存在，其阻值有可能远远大于待测样品的电阻，这样就无法测量待测样品阻值；而四引线法，恒流源通过两根电流引线将待测电流提供给待测样品，而电压表则是通过两根电压引线测量样品上的电压。由于两根电压引线与样品的节点处在两根电流引线的节点之间，因此排除了电流引线与样品之间的接触电阻对测量的影响；又由于电压表的阻值很高，电压引线的引线电阻以及它们与样品之间的接触电阻对测量的影响可以忽略不计。因此，四引线法减小甚至排除了引线电阻和接触电阻对测量的影响。四引线法比一般的伏安法测电阻更为精确，更适合于测量阻值较小的电阻，故本实验采用四引线法测量样品电阻。T90%050%010%0起始转变温度TCTC完全转变温度0四引线法原理图3、超导电性有应用高温超导材料的用途非常广阔，大致可分为三类：大电流应用（强电应用）、电子学应用（弱电应用）和抗磁性应用。大电流应用即前述的超导发电、输电和储能；电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。4、为什么样品电流要尽量小？（能不能用增大测量电流的方法来提高测量精确度？）最小多少是由什么决定的因为样品的电流大的话电阻会发热，而我们做的是高温超导实验，电阻发热会给实验造成较大的误差。其次如果样品电流大的话，电压表的分流会变大，电压表接点的电阻造成的误差就会变大。5、分析引起本实验测量误差的主要因素：①虽然样品与温度计的紧密连接使得两者的温度在很短的时间内达到一致，但是还是存在着传热过程，使得温度的测量不怎么精确。②器端引线法引入的引线电阻，这些电阻会给实验造成误差。③电阻温度计温度所测得的温度并不能完全代表样品的温度，因为能量的交换是需要一定时间的，因此当样品出现超导现象时，其温度应该比电阻温度计温度所测得的温度偏高。6、本实验是如何测量超导材料所处温度的：①样品架的温度由铂电阻温度计测定，而铂电阻温度计的电阻R则随温度变化而发生变化；②温度计电流为固定值1.00mA，可以通过FD-TX-RT-Ⅱ高温超导转变温度测定仪测量得到，温度计电压则随温度变化而变化可由欧姆定律UT=IR求得，但为方便记录和观察，在测量仪中显示的为放大40倍的效果，即U=40UT；③铂电阻温度在室温到液氮温度范围内，满足R(T)=aT+b的线性关系。7、注意事项【不一定会考，但还是看一下好】1、使用液氮一定要注意安全（1）不要让液氮溅到人体、仪器或引线上；（2）液氮汽化时体积将急剧膨胀，切勿将容器出气口封死；（3）液氮是窒息性气体，应保持实验室有良好的通风。2、样品的焊接与保存（1）焊接样品时，宜用小烙铁头，不应焊动压铟点处的镀银丝，并使锡焊接点保持亮泽（去除助焊剂）；（2）钇钡铜氧（YBa2Cu3O7）材料易吸收空气中的水汽使超导性能变坏，应存放在有硅胶干燥剂的密封容器中。3、探棒不得剧烈震动和撞击，以免震断连接样品的涂银丝而损坏仪器。拿离和放回试验台时，一定要轻拿轻放；浸入和提离低温杜瓦时，一定要将探棒竖直对准杜瓦瓶口的中心轴线缓慢操作，避免跟瓶口和其他物体碰撞。