超导转变温度测量

超导转变温度测量1911年，荷兰物理学家Onnes发现汞在4.2K时电阻突然消失，这是人类第一次发现超导现象。1987年以后，中美两国科学家独立地发现Y-Ba-Ca-O体系在液氮温区具有超导性。这类材料也被称为高温超导材料。超导体转变温度的测量是超导研究中一项最基本、最重要的内容。[实验目的]1．了解并初步学会使用高温超导转变温度测量所用的各种仪器及实验软件2．测量钇钡铜氧（YBCO）电阻与温度（R-T）的关系，确定材料的超导转变温度[实验仪器]机械制冷机、高精度控温仪、高精度恒流源、高精度电压表[实验原理]1.超导电性当物质的温度下降到某一确定值TC以下时，其直流电阻突然降到零，把这种在低温下发生的零电阻现象称为物质的超导电性，具有超导电性的材料称为超导体，电阻突然消失的某一确定温度TC叫做超导体的临界温度，或转变温度。超导体的R-T特性及TC的确定约束超导现象出现的因素不仅仅是温度。实验表明，即使在临界温度下，如果改变流过超导体的直流电流，当电流强度超过某一临界值时，超导体的超导态将受到破坏。如果对超导体施加磁场，当磁场强度达到某一临界值时，样品的超导态也会受到破坏。破坏样品的超导电性所需的最小极限电流值和磁场值，分别称为临界电流IC和临界磁场HC。在实验中要注意，要使超导体处于超导态，必需将其置于这三个临界值以下。2.测量原理采用常规的I-V四引线法，在恒定电流下测量R-T关系，测定转变温度。在电阻测量中，通常采用四引线法。每个电阻元件都采用四根引线，其中两根为电流引线，两根为电压引线。恒流源通过两个电流引线将测量电流I提供给待测样品，而数字电压表则是通过两根电压引线来测量电流I在样品上所形成的电势差V。由于两根电压引线与样品的接点处在两根电流引线的接点之间，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；又由于数字电压表的输出阻抗很高，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，四引线测量法减少甚至排除了引线与接触电阻对测量的影响，是国际上通用的标准测量方法。[实验内容]1.制备YBCO样品的四引线，并将样品安装到制冷机系统内的样品载物台，并检查测试仪表及通讯是否正常2.制冷机启动，从室温开始冷却3.运行R-T测试程序，从300K降温测量，2K步长，测试电流1mA并正反向测量4.记录实验结果，作R-T曲线，并在曲线上读出超导转变温度TConset、零电阻温度TC0和中点转变TCm。[思考题]1.举例说明超导材料哪些具体应用2．测量过程中为何需要改变电流方向？