高TC超導體電阻-溫度特性測量實驗報告演講ppt常州大學近代物理實驗

高Tc超導體電阻—溫度特性的測量電科高溫超導材料的用途非常廣闊，大致可分為三類：大電流應用（強電應用）、電子學應用（弱電應用）和抗磁性應用。超導磁懸浮列車是利用超導磁體使車體上浮，通過周期性地變換磁極方向而獲取推進動力的列車。超導磁浮列車除速度快之外，還具有無噪音、無震動、省能源的特點，有望成為21世紀交通工具的主力。日本東海旅客鐵道株式會社(JR東海公司)研發(fā)的高速列車，測試最高時速590公里。超導材料的應用超導材料的應用超導計算機是利用超導技術生產(chǎn)的計算機及其部件，其性能是目前電子計算機無法相比的。超導計算機運算速度比現(xiàn)在的電子計算機快100倍，而電能消耗僅是電子計算機的千分之一，如果目前一臺大中型計算機，每小時耗電10千瓦，那么，同樣一臺的超導計算機只需一節(jié)干電池就可以工作了。美國計劃利用超導技術打造出全新一代計算機高Tc超導體電阻—溫度特性的測量實驗實驗目的實驗器材實驗原理實驗內容實驗數(shù)據(jù)實驗目的1.掌握到高超導體電阻——溫度特性的測量方法2.學會用動態(tài)法和穩(wěn)態(tài)法進行測溫、控溫，數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理實驗器材HT288型高超導體電阻-溫度特性測量儀，包括低溫恒溫器、不銹鋼杜瓦瓶、測溫與控溫儀器、數(shù)據(jù)采集、傳輸與處理系統(tǒng)以及微機等。其中，低溫恒溫器包括四引線高超導體樣品鉍鍶鈣銅氧、紫銅均溫塊、鉑電阻溫度計、電加熱器等器件。實驗原理臨界溫度

的定義超導體具有零電阻效應，通常把外部條件（磁場、電流、應力等）維持在足夠低值時電阻突然變?yōu)榱愕臏囟确Q為超導臨界溫度。實驗原理熱電勢與電阻測量算法熱電勢產(chǎn)生的原因：樣品中的溫度梯度。熱點勢的消除方法：電流換向法電流換向法測得的電阻：實驗原理HT288型高Tc超導體電阻一溫度特性測量儀原理示意圖1

超導樣品2

半導體溫度傳感器3

加熱器4

標準電阻5.6

恒流源7.8.9

高增益高精密測量放大器10

比較器11

溫度設定器12

PID控制器13

加熱功率控制器14

微處理器實驗原理

上圖所示的低溫恒溫器用導熱性能良好的紫銅制成，超導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)法測量。當?shù)蜏睾銣仄魈幱谝旱谢蛞旱好嬉陨喜煌恢脮r，低溫恒溫器的溫度將會發(fā)生變化。隨著溫度的不斷變化，被測樣品的電特性也將發(fā)生相應的變化。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)送入電子計算機運算并在顯示器上顯示。

儀器內還安裝有自動控溫系統(tǒng)。它由放大器、溫度設定、PID控制器及加熱功率控制器等部分組成。自動調整加熱功率，使溫度平衡。實驗內容一準備工作將液氮注入氮杜瓦瓶，再將裝有測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測量儀“恒溫器接口”端,再用通訊電纜將測量儀與計算機串行口聯(lián)接。

在硬盤上創(chuàng)建“HT288F”文件夾，然后將光盤上名為“HT288F.EXE”文件直接復制粘貼到該文件夾，發(fā)送快捷方式到桌面，完成安裝。實驗內容二動態(tài)法測量（1）打開儀器和超導測量軟件“HT288F”圖標，進入工作程序。（2）將“測量方式”置于“動態(tài)”，“樣品電流換向方式”置于“自動”，將“溫度設定”旋鈕逆時針旋到底。（3）調節(jié)“樣品電流”至80mA。（4）在測量軟件界面點擊“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內，降溫速率由恒溫器所在的高度決定，直至浸在液氮中。（6）此時儀器自動采集數(shù)據(jù)，并繪出正反向電流所測電壓隨溫度的變化曲線，最低溫度到77K。（7）點擊“停止采集”和“保存數(shù)據(jù)”，給出文件名保存，此時降溫方式測量結束。（8）重新點擊“數(shù)據(jù)采集”，并從杜瓦瓶中取出恒溫器，進行動態(tài)升溫方式下的測量。實驗數(shù)據(jù)實驗數(shù)據(jù)超導體電阻-溫度特性注意事項

1.使用液氮要格外小心,盛裝液氮的容器應留有供氮氣逸出的逸出口，以防液氮汽化后容器壓強逐漸增大而引起爆炸。操作過程人體切勿接觸液氮，以防止凍傷。

2.動態(tài)法測量時，熱馳豫對測量的影響很大，它對熱電勢的影響隨升