高TC超导体电阻—温度特性测量实验报告演讲ppt常州大学近代物理实验讲述.pptx

高Tc超导体电阻—温度特性的测量 电科 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。 超导磁悬浮列车 是利用超导磁体使车体上浮，通过周期性地变换磁极方向而获取推进动力的列车。超导磁浮列车除速度快之外，还具有无噪音、无震动、省能源的特点，有望成为21世纪交通工具的主力。 日本东海旅客铁道株式会社(JR东海公司)研发的高速列车，测试最高时速590公里。 超导材料的应用 超导材料的应用 超导计算机 是利用超导技术生产的计算机及其部件，其性能是目前电子计算机无法相比的。超导计算机运算速度比现在的电子计算机快100倍，而电能消耗仅是电子计算机的千分之一，如果目前一台大中型计算机，每小时耗电10千瓦，那么，同样一台的超导计算机只需一节干电池就可以工作了。 美国计划利用超导技术打造出全新一代计算机 高Tc超导体电阻—温度特性的测量实验 实验目的 实验器材 实验原理 实验内容 实验数据 实验目的 1.掌握到高 超导体电阻——温度特性的测量方法 2.学会用动态法和稳态法进行测温、控温，数据采集、传输和处理 实验器材 HT288型高 超导体电阻-温度特性测量仪，包括低温恒温器、不锈钢杜瓦瓶、测温与控温仪器、数据采集、传输与处理系统以及微机等。其中，低温恒温器包括四引线高 超导体样品铋锶钙铜氧、紫铜均温块、铂电阻温度计、电加热器等器件。 实验原理 临界温度 的定义 超导体具有零电阻效应，通常把外部条件（磁场、电流、应力等）维持在足够低值时电阻突然变为零的温度称为超导临界温度。 实验原理 热电势与电阻测量算法 热电势产生的原因：样品中的温度梯度。 热点势的消除方法：电流换向法 电流换向法测得的电阻： 实验原理 HT288型高Tc超导体电阻一温度特性测量仪原理示意图 1 超导样品 2 半导体温度传感器 3 加热器 4 标准电阻 5.6 恒流源 7.8.9 高增益高精密测量放大器 10 比较器 11 温度设定器 12 PID控制器 13 加热功率控制器 14 微处理器 实验原理 上图所示的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。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。 实验内容 一 准备工作 将液氮注入氮杜瓦瓶，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，发送快捷方式到桌面，完成安装。 实验内容 二 动态法测量 （1）打开仪器和超导测量软件“HT288F”图标，进入工作程序。 （2）将“测量方式”置于“动态”，“样品电流换向方式”置于“自动”， 将“温度设定”旋钮逆时针旋到底。 （3）调节“样品电流”至80mA。 （4）在测量软件界面点击“数据采集”。 （5）将恒温器（俗称“探头”）放入装有液氮的杜瓦瓶内，降温速率由恒温器所在的高度决定，直至浸在液氮中。 （6）此时仪器自动采集数据，并绘出正反向电流所测电压随温度的变化曲线，最低温度到77K。 （7）点击“停止采集”和“保存数据”，给出文件名保存，此时降温方式测量结束。 （8）重新点击“数据采集”，并从杜瓦瓶中取出恒温器，进行动态升温方式下的测量。 实验数据 实验数据 超导体电阻-温度特性 注意事项 1.使用液氮要格外小心,盛装液氮的容器应留有供氮气逸出的逸出口，以防液氮汽化后容器压强逐渐增大而引起爆炸。操作过程人体切勿接触液氮，以防止冻伤。 2.动态法测量时，热驰豫对测量的影响很大，它对热电势的影响随升温速度变化以及相变点的出现可能产生不同程度的变化。应善于利用实验条件、观察热电势的影响。 3.动态法测量中样品温度与温度计温度难以一致，应观察不同的升降温速度对这种不一致的影响。