高温超导材料的低温热电势 引言 热电效应是金属材料的基本物理现象之一。金属和合金的输运性质一直是人们关注的研究的课题。长期以来主要集中于其电导行为的研究。自从1978年报道Nagel指出测量材料的热电势率是研究电子散射机理极其灵敏的方法后，近几年来热电势的研究已引起人们极大的兴趣。自1987年高温超导材料发现以来，科学工作者对高温超导体的超导机制作了大量的研究的工作，发现当超导材料在超导相转变为正常相时，许多物理特性都会发生很大的变化。因此，热电势的测量也是科学工作者研究高温超导材料低温物性的重要手段之一。另外，测量材料的热电势对探索和寻找新的热电材料也具有非常重要的实际意义。热电势率的测量对基础研究和应用研究都具有重要的意义。 实验原理 （1）塞贝克效应 1821年塞贝克发现在锑与铜两种材料组成的回路中，当两个触点处于不同的温度时，在回路中就有电流通过。人们把产生这种的电动势叫做热电动势（见图一）。若两种材是均匀的，那么热电动势的大小就与两个接触点温度有关，产生热电动势的原因主要由于：（a）两种金属逸出功不同；（b）两种金属的电子密度不同。从而产生电子从一种金属穿过界面向另一种金属的迁移，在接点处形成了接触电势，它与温度有关，在两接点温度不相同时，其接触电动势的代数和不等于零。所产生的接触电势差就是热电动势。在两个接触点温度差不大时热电势与温度差成正比：E AB=S ABΔT ,式中E AB为A，B两种材料所产生的热电动势；△T为两接点之间的温度差，S AB为A，B两种材料的相对热电动势，S AB不仅取决于A,B两种材料的性能，也是温度的函数。 （2）温差电路的基本性质 温差电路具有如下的基本性质：（a）只有温度梯度不可能在成分和组织结构均匀的同种材料组成的闭合回路中维持温差电流; (b) 如果整个电路的所有接头处在同一温度下，则任何不同的材料所组成的闭合回路的温差电动势都为零。因此可以推论，可以把第三种均匀材料加到电路中，只要它的两端处在同样的温度下，就不会影响回路的总温差电动势。如图二所示；（c）两种均匀金属A和B组成的回路，温差电动势具有可加性： E AB（T1，T2）+ E AB（T2，T3）= E AB（T1，T3）如图三所示。
浅谈核心素养如何落地课堂 拜读张华老师的《论核心素养的内涵》一文，结合自己的工作实际，谈谈对核心素养如何落地课堂的几点认识。 素养是人在特定情境中综合运用知识、技能和态度解决问题的高级能力与人性能力。核心素养亦称“21 世纪素养”，是人适应信息时代和知识社会的需要，解决复杂问题和适应不可预测情境的高级能力与人性能力。核心素养与我们以前所倡导的素质教育有着内在的一致性，是对素质教育在新时期的深化。学生发展核心素养，是指学生应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，综合表现为9大素养，具体为社会责任、国家认同、国际理解；人文底蕴、科学精神、审美情趣；身心健康、学会学习、实践创新。而政治学科的核心素养是政治认同，法治精神，理性思维，公共参与。 那么在政治学科的课堂教学中如何培养核心素养呢？ 1、通过课前时政报道，激发学生的学习兴趣，潜移默化地影响学生的学识修养和人格修养，让学生关心社会、关注民生、关注国内外大事，使学生养成独立思考和看问题的习惯，并学会运用所学知识解决实际问题。 2、课堂教学活动中注重情境的创设和体验式学习，调动起学生的积极性，培养学生的独立分析和解决问题的能力，努力提高学科素养。素养是人们通过学习建立起来的认识、理解和处理周围事物时所具备的品质，通常是在人们与周围环境产生相互作用时所表现出来的思考方式和解决问题的策略。在特定情境中去调动学生的积极性，让学生在体验中去提高认知、亲身实践、交流合作，是培养学生核心素养最重要的途径。 3、引导学生建立知识的思维导图，培养学生的反思与批判性思维能力。学习的本质是自己学，如果学生只是听、记、背，但不会归纳梳理知识，反思自己在学习中存在的问题，还不是真正意义上的学习，还不能建构自己的知识框架和体系，知识处于零散的阶段。只有学生通过自己的思维，独立的建立知识的体系，才能真正的形成自己的观点和态度，进入高级学习阶段，才能用已学知识和技能去解决新的知识和技能，才能谈上批判性思维能力的获得。 学生的核心素养不是在课堂教学中讲出来的，而是通过情境创设，活动设计，学习任务的布置和检测等环节培养出来的。学科教师要有素养意识，才能在教学活动中培养出有素养的学生。
4.9 超导磁体 4.9.1 概述 磁体系统是谱议的关键部件之一，它提供高强度和一定均匀度的恒定磁场，供主漂移室测量带电粒子的径迹，用以研究基本粒子间的相互作用和规律。超导磁体利用轭铁提供磁场回路。 根据BESIII 物理工作的需要，要求主漂移室有高的动量分辨率，但主漂移室的动量分辨率主要由室内物质的多次库仑散射决定，此时改进室的空间分辨率和测量次数（增加灵敏丝的层数）以改进测量统计性都不能改进动量分辨率，而增加磁场强度可以达到这一目的。但另一方面，如果磁场强度过高，更多的低能量粒子会陷在漂移室内打圈而很难测量。综合各种因素，选择北京谱仪磁铁的中心磁场设计值为1.0T 。 为避免在粒子径迹拟合时做过多的离线计算机校正，要求径迹区内磁场不均匀度较小。但由于线圈工艺复杂，体积宏大，加工生产中必然会产生不圆度。另外由于各子探测器电子学的需要，轭铁上电缆孔很多，参照BESII 的情况，目前仍将不均匀度指标定在≤5%。基于主漂移室IV 动量分辨率的要求，磁场测量精度应≤0.1%。 4.9.2 超导磁体设计 4.9.2.1 磁体基本参数设计及计算 根据北京谱仪BESIII 的物理要求，参照国际上同类磁体的设计进经验，确定采用单层线圈结构，间接冷却方式，超导电缆采用基于纯铝稳定体的设计。根据总体和内部子探测器的尺寸要求，初步确定磁体外形尺寸长度为4.91m ，内直径为2.75m ，外直径为3.4m ，线圈的长度为3.52m ，线圈中心直径为2.95m 。 若取线圈电流I 为3000A ，nI B 00μ=，其中T B 10=，可得1m 长的线圈匝数为n ≈266匝，超导电缆沿线圈轴向方向的厚度为3.7mm ，考虑到匝间的绝缘层的厚度后，线圈总匝数为921匝。考虑到线圈绕制时，由于超导电缆的连接会减少线圈的有效匝数，现将工作电流定为3150A 。 线圈的储能l D B l S B V B H E ???=??? =?=42121)21(2 0202πμμ = 9.5兆焦耳。从 n D B n S B ??=??=Φ42π=6063.6韦伯，dt dI L dt d =Φ，I L Φ =得出电感L = 2.1亨利。 考虑到在发生失超时，线圈吸收全部储能，最大温升控制在70K 以下，从超导电缆的焓差，可以确定超导电缆沿线圈径向方向的高度尺寸为20mm 。 超导线圈通电后，会产生很大的径向扩张力，需要设计一个支撑圆筒来箍住线圈，支撑筒必须是无磁材料，具有良好的焊接性能和机械强度。国外一般采
第一章低温下材料的物理性质与测试技术 1.0 引言 自1908年荷兰科学家昂纳斯将最后一个“永久气体”氦气液化，成功地获得4.2K（即 269℃）的低温以来，低温物理、超导电技术及其他低温技术的研究和应用发展很快。稀释制冷机、绝热去磁等技术的发展，开辟了mK温区的新研究领域，一些以前在较高温度下观察不到的物理现象陆续被人们所发现。当外界温度极低，物质热运动能量大大降低，被热运动所掩盖的物质内部相互作用所决定的固有性质便凸现出来，给人们带来了一些意想不到的效应，使得对物质状态和性质随温度变化的研究变得非常有趣。在物理学、化学、材料科学、空间技术及其他性质上有密切联系的领域中，低温已成为研究物质性质的极端条件之一。低温的最基本效应是减小热运动引起的无序，揭示物质的本征性质，从而引导人们更好地理解自然界中以多种不同方式形成的凝聚态物质的性质和现象，以及只有在低温环境下才能出现的新现象，包括新相的产生，新有序态的形成等等。所以，低温物理是物理学中一个十分重要的研究领域。 材料的各项物理性能参数（密度、弹性、电阻、热容、热传导，热膨胀、热电势、磁性、相变点等等）是研究材料内部结构和变化过程的重要线索，也是使用材料的依据。温度在材料性质研究中是决定性的变量之一。研究材料在低温下的物理性质首先要对材料在低温下的各项物理性能参数做大量的实验与测试。因而要学习低温实验的原理与方法，了解低温实验的特点，建立准确可靠的低温实验装置和选择合适的实验方法。 本章前面两节讲述进行低温实验的基础技术，包括低温液体的使用，小型制冷机的运行以及实用低温恒温器等，这些是低温物理实验所必须具备的最基本的知识。后两节围绕本综合实验所设计的内容，介绍材料在低温下的物理性质以及测试技术的原理和方法，它包括材料在低温下的电性质、磁性质和常用的测试技术，以及计算机控温、实时数据采集与处理在物性测试中的应用等。本章设计的综合性实验是在液氮和小型制冷机两种低温环境下进行，配有两套代表性的低温恒温器，设计了最基本的直流测量和交流测量。在加强基础同时，选择与当前凝聚态物理研究方向相关的几类代表性系列试样进行实验，使读者熟悉和掌握材料的物理性能参数随温度变化的基本概念和低温下测试技术的基本知识点。本实验涉及的基础知识
让核心素养在学校教育中落地生根
让核心素养在学校教育中落地生根 2016年9月13日上午，中国学生发展核心素养研究成果发布会在北京师 范大学举行。中国学生发展核心素养，以科学性、时代性和民族性为基本原则，以培养“全面发展的人”为核心，分为文化基础、自主发展、社会参与三个方面。综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大素养。学生发展核心素养是一套经过系统设计的育人目标框架，其落实需要从整体上推动各教育环节的变革，最终形成以学生发展为核心的完整育人体系。我校主要从三个方面落实：一是通过课程建设落实核心素养，二是通过教学实践落实核心素养，三是通过队伍建设落实核心素养。 一、基于核心素养的“大同”课程体系 我校把学生发展核心素养作为课程设计的依据和出发点，进一步明确各学段、各学科具体的育人目标和任务，在“关注每一个”办学理念指导下，建构以“培养适合未来社会发展的人”为培养目标，以“聚焦核心素养，促进学生个性化发展”的课程理念，顶层设计“三层七类”课程结构，以“国家课程校本化改造，校本课程精品化设计，拓展课程系列化开展”为课程策略，建构了“大同”课程体系，实现“做最好的自己”的发展愿景。这里的“同”首先是源于我校的校名是“大同”，意思是汇同，是各种不同文化思潮经过不断交流、不断互相吸取、融合的过程，谓之“和”。大同小学多元领域课程就是在“和”的教育环境下培育学生个性健康发展，让每个人都有不一样的精彩人生，即“和而不同，求同存异”，是谓大同。 基于六大核心素养之间相互联系、互相补充、相互促进，在不同情境中整体发挥作用，我们将其十八个基本要点交叉融合在基础性课程、拓展性课程和综合性课程三大板块中，加强各类课程的纵向衔接与横向配合。 （一）基础性课程： 是指国家、地方课程以及学校自主开发的课程。国家课程的主导价值在于通过课程体现国家的教育意志，地方课程的主导价值在于通过课程满足地方社会发展的现实需要，，在此基础上，学校自主开发的跨学科素养的课程形态趋向于多样化，可以以独立学科的形式存在，也可以作为更广泛的课程或学习领域
制冷与低温技术原理复习提纲 一、名词解释： 1．绝热节流P33：由于气体通过节流阀等节流阻元件时，其压力显著下降，流速大时间短来不及和外界进行热交换，可近似按解热处理，这一过程称为绝热节流效应 2．焦－汤效应P33：气体在节流中发生的温度变化叫做焦-汤效应 3．微分节流效应P33：根据气体节流前后比焓值相等这一特征，令其中的叫做微分节流效应 4．转化温度P35：在一定压力下，气体具有的使微分节流效应等于0的温度 5．等温节流效应P36：是等温压缩和节流这两个过程的综合 6．微分等熵效应P38：表示等熵过程中温度随压力的变化，定义为 8．性能系数P63：循环中收益能数值与补偿能数值之比 9．循环效率P64：或称热力完善度，指一个制冷循环的性能系数和相同低温热源、高温热汇温度下的可逆制冷循环性能系数之比10．单位制冷量P71：表示1Kg制冷剂完成循环时从低温热源所吸收的热量 11．单位冷凝热负荷P71：表示1Kg制冷剂完成循环时向高温热汇所排放的热量 12．理论输气量P71：压缩机按理论循环工作时在单位时间内所能供给的（按进口处吸气状态换算）的气体容积 13．有用过热P77：制冷剂在蒸发器内吸收了热量而产生的过热 14．无用过热P77：制冷剂吸收环境热量而产生的过热 15．输气系数P83：又称容积效率，为实际输气量和理论输气量的比值 16．共沸混合物P103：指当两种或多种不同成分的均相溶液，以一个特定比例混合时，在固定的压力下，仅具有一个沸点的混合物17．非共沸混合物P103：指当两种或多种不同成分的均相溶液，不论混合比例，都不会有相同的沸点的混合物 18．分馏P104：混合物因易挥发组分优先蒸发或不易挥发组分优先冷凝而引起的成分改变 19．复叠温度P132：上一子系统的蒸发温度或下一子系统的冷凝温度 20．复叠温差P132：蒸发/ 冷凝器的传热温差 21．发生过程P161：易挥发的气相中的分压力低于溶液中该组分的蒸汽压力，此组分的分子更多地进入气相 22．吸收过程P161：易挥发的气相中的分压力高于溶液中该组分的蒸汽压力，此组分的分子更多地进入溶液 23．循环倍率P173：在溴化锂吸收式制冷机中表示发生器产生1Kg水蒸气需要的溴化锂稀溶液的循环量 24．放气范围P173：Wr - Wa称为放气范围，即溴化锂浓溶液质量分数-溴化锂稀溶液质量分数 25．发生不足P173：发生终了浓溶液的溴化锂质量分数Wr’小于理想情况下溴化锂质量分数Wr 26．吸收不足P173：吸收终了稀溶液的溴化锂质量分数Wa’高于理想情况下溴化锂质量分数Wa 27．喷淋密度P176：单位时间单位面积上的喷淋量，单位为kg/m2?s 28．直接冷却P314：用制冷剂为冷源直接与被冷却对象进行热交换 29．间接冷却P314：利用冷却后的载冷剂或蓄冷剂作为冷源，使被冷却的对象进行冷却 30．气体水合物P331：当气体或挥发性液体与水作用时，造成水高于其冰点温度下的结冰现象，所形成的固体 31．低温工质P336：在深冷技术中用于制冷循环或液化循环的工质 32．液化系数P351：加工1Kg气体所获得的液体量 33．跑冷损失P354：环境介质传热给低温设备引起的冷量损失 34．分凝P399：根据混合气体中的各组分冷凝温度的不同，将混合物冷凝到不同的温度使各组分分离 35．精馏P403：将溶液部分气化或混合气体部分冷凝反复进行，逐步达到所需要纯度的分离气体方式
低温制冷技术新发展
巨永林
上海交通大学 制冷与低温工程研究所
Institute of Refrigeration and Cryogenics
主要内容
1 国际大科学工程项目简介 2 高能粒子加速器和探测器 3 国际热核反应实验堆(ITER) 4 空间红外探测
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1 国际大科学工程
投资大（30-120亿美元） 时间长（10-20年） 国际合作（十几-上百个国家）
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美国能源部20年大科 学工程发展规划
美国能源部2003年11月公布 了二十年中长期大科学工程 发展规划，共28项，拟投资 120亿美元。这些大工程项 目中的80％是以低温与超导 技术为工程基础的。 “这些大科学工程将使科学 发生革命，使美国科学位于 世界前沿，将会产生重大科 学发现，对人类社会做出重 大贡献”Spencer Abraham (美国能源部长)
28个项目
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Spallation Neutron Source (散裂中子源) ITER (国际热核聚变实验) Joint Dark Energy Mission（联合暗能量计划） NSLS upgrade（同步辐射光源-升级计划） Free Electron Laser（自由电子激光器） RHIC-B（相对重离子对撞机-B计划） e-RHIC（电子-相对重离子对撞机） Double Beta Decay（双Beta衰变） Super Neutrino Beam（超级中微子束） Fusion Energy Contingency（聚变能约束） BTeV（千亿电子伏特加速器） ILC（国际直线加速器） ……
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超导磁体低温液位监测单元的设计与实现 引言 超导磁体相对于常规磁体而言，具有励磁线圈电流密度大、电流稳定性高、功耗小、体积小和运转费用低等优点，可满足用户对磁场高强度、高均匀度和高稳定度等性能的要求，在科学研究、医疗诊断、交通运输和电力系统等领域有着广阔的应用前景，其中采用了超导磁体的核磁共振(NMR)谱仪和磁共振成像(MRI)仪更是发展形成了一个产值巨大的市场.随着国民经济和科教医卫事业的迅速发展，我国对超导 NMR 和 MRI仪器设备的需求也在飞速增长，但是这些仪器设备的核心技术与制造基本上控制在少数发达国家手中，为了打破国外的技术垄断并满足国内市场的巨大需求，我国科研机构目前正在积极开展超导仪器设备的自主创新研制. 1 液氦和液氮的液位测量原理 1.1 液氦液位的测量原理 液氦的测量使用电阻式传感器，其测量原理如图 1 所示.使用一根铌钛超导丝制成的液位传感器插入液氦中，其中I+端和I-端连接电流源的正负极，V+端和V-端输出超导丝的电压.测量时，浸没在液氦中的那部分超导丝呈超导态，电阻为 0;而液面之上的超导丝由于加热电阻的作用呈正常态.通过测量传感器的电阻变化量，即可检测液氦液面的变化. 1.2 液氮液位的测量原理 液氮的测量使用电容式液位传感器，其测量原理如图 2 所示，电容传感器由两个同轴不锈钢管构成，中间使用聚四氟乙烯绝缘材料固定两个管子的位置，外管的管壁上开有若干流通孔，使液氮能在电容传感器中自由流入或流出.由于空气和液氮的介电常数不同，当液位变化时，传感器的电容量也相应变化，可以检测出液位的变化. 2 液位监测单元的硬件设计 2.1 硬件整体设计 液位监测单元的硬件整体架构如图 3 所示，液位监测单元硬件电路主要由模拟信号处理电路和以 STM32ARM 微控制器为核心的控制系统组成. 2.2 压控电流源的设计 为了适应不同规格的电阻传感器对电流源的需求，由微控制器所产生的PWM 输出经过光耦合器的隔离耦合以及比较器的缓冲后，再经过低通滤波后输出一个直流电压以控制电流源. 2.3 电压-频率转换电路
超导磁共振成像系统中的低温技术 磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种生物磁学核自旋成像技术。十多年来，随着超导、低温、磁体、射频及计算机图像处理等高新技术的发展，MRI已成为当今医学领域最先进的诊断设备之一。按照MRI系统主磁体磁场的产生方式，通常将其分为永磁型、常导型（阻抗型）、混合型和超导型四类。由于超导型MRI具有场强高、功耗小（磁体基本无功耗）、磁场均匀稳定和系统信噪比高等优点，近年来发展非常迅速。本文首先介绍超导MRI 成像系统的磁场建立过程及其失超的概念，然后讨论超导磁体的低温保障技术。 超导环境的建立 同阻抗型磁体一样，超导型磁体也由线圈的电流产生磁场。两者的差别主要是线圈的材料不同：前者用普通铜线绕制，而后者由超导线绕成。目前所用超导材料主要是铌钛与铜的多丝复合线，它的工作温度为4.2K（-269℃），即一个大气压下液氦的温度。因此，超导线圈必须浸泡在液氦里才能正常工作。MRI磁体超导环境的建立通常需要下述步骤： 磁体低温容器抽真空 超导磁体一般在CFRP或GFRP支撑结构下依次装有环形真空绝热层、液氮容器和液氦容器，超导线圈置于液氦容器之中。各容器都有非常好的绝热性能和密封性能。可见超导磁体的制造工艺是相当精细的。 真空绝热层是超导磁体的重要保冷屏障，其保冷性能主要决定于它的真空度。因此，抽真空的质量直接关系到超导磁体运行后的经济性能。磁体安装完毕后，一般在现场对其抽真空，但有些厂家的产品出厂前就已抽毕。 真空绝热层抽真空的过程可分为两步。首先用旋片式机械泵抽吸约4h，使内部压力降至10Pa （1mbar）以下。紧接着改用涡轮分子泵，将内部压力抽至10-3Pa（10-5mbar）。要达到这样低的压力，涡轮分子泵需连续运转数十小时，有时长达数日。此间一旦出现断电情况，就有可能前功尽弃。因此，真空绝热层抽真空前MRI系统的不间断电源应该安装就绪，以便将涡轮分子泵与其相连，断电后就有足够的时间来关闭磁体上的真空阀。达到所需的真空度后，应及时关闭插板阀，以免漏气。 磁体预冷 磁体预冷是指用Coldhead（制冷机冷头）和cryogen（液氮、液氦）将磁体冷屏和超导线圈温度分别降至其工作温度的过程。由于上述容器与致冷剂的温差相当悬殊，磁体的预冷常常需要消耗大量液氮和液氦。下面以牛津公司UNISTA T磁体（1T、1.5T和2.0T）为例来介绍磁体的预冷过程。 在实施预冷前，先检查磁体液氦液位计是否正常。充灌液氮要使用绝热管线，并严防其冻裂。液氦的灌注则使用专用的真空虹吸管。另外，预冷时磁体的所有排气管道均应畅通，并保持磁体室通风良好。 液氮预冷比较简单。首先按低温操作的有关规定连接好液氮杜瓦瓶和磁体液氮输入口，并保持杜瓦瓶内20~25kPa（0.2~0.25bar）的过压力。在这一压力的驱动下，随着输液管道的接通，液氮便缓缓注入磁体液氮容器。但是由于开始时容器内温度较高，大量液氮将被蒸发，液氮的蒸发使容器内的温度得以降低。一旦液面计有了读数，就表明该容器内温度已降至77.4K，即
浅谈核心素养如何落地课堂 欧阳学文 拜读张华老师的《论核心素养的内涵》一文，结合自己的工作实际，谈谈对核心素养如何落地课堂的几点认识。 素养是人在特定情境中综合运用知识、技能和态度解决问题的高级能力与人性能力。核心素养亦称“21 世纪素养”，是人适应信息时代和知识社会的需要，解决复杂问题和适应不可预测情境的高级能力与人性能力。核心素养与我们以前所倡导的素质教育有着内在的一致性，是对素质教育在新时期的深化。学生发展核心素养，是指学生应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，综合表现为9大素养，具体为社会责任、国家认同、国际理解；人文底蕴、科学精神、审美情趣；身心健康、学会学习、实践创新。而政治学科的核心素养是政治认同，法治精神，理性思维，公共参与。 那么在政治学科的课堂教学中如何培养核心素养呢？ 1、通过课前时政报道，激发学生的学习兴趣，潜移默化地影响学生的学识修养和人格修养，让学生关心社会、关注民生、关注国内外大事，使学生养成独立思考和看问题的习惯，并学会运用所学知识解决实际问题。 2、课堂教学活动中注重情境的创设和体验式学习，调动起学生的积极性，培养学生的独立分析和解决问题的能力，努力提高学科素养。素养是人们通过学习建立起来的认识、理解和处理周围事物时所具备的品质，通常是在人们与周围环境产生相互作用时所表现出来的思考方式和解
决问题的策略。在特定情境中去调动学生的积极性，让学生在体验中去提高认知、亲身实践、交流合作，是培养学生核心素养最重要的途径。 3、引导学生建立知识的思维导图，培养学生的反思与批判性思维能力。学习的本质是自己学，如果学生只是听、记、背，但不会归纳梳理知识，反思自己在学习中存在的问题，还不是真正意义上的学习，还不能建构自己的知识框架和体系，知识处于零散的阶段。只有学生通过自己的思维，独立的建立知识的体系，才能真正的形成自己的观点和态度，进入高级学习阶段，才能用已学知识和技能去解决新的知识和技能，才能谈上批判性思维能力的获得。 学生的核心素养不是在课堂教学中讲出来的，而是通过情境创设，活动设计，学习任务的布置和检测等环节培养出来的。学科教师要有素养意识，才能在教学活动中培养出有素养的学生。
超导磁体低温液位监测单元的设计与实现论文引言 超导磁体相对于常规磁体而言，具有励磁线圈电流密度大、电流稳定性高、功耗小、 体积小和运转费用低等优点，可满足用户对磁场高强度、高均匀度和高稳定度等性能的要求，在科学研究、医疗诊断、交通运输和电力系统等领域有着广阔的应用前景，其中采用 了超导磁体的核磁共振NMR谱仪和磁共振成像MRI仪更是发展形成了一个产值巨大的市场.随着国民经济和科教医卫事业的迅速发展，我国对超导 NMR 和 MRI仪器设备的需求也在飞速增长，但是这些仪器设备的核心技术与制造基本上控 制在少数发达国家手中，为了打破国外的技术垄断并满足国内市场的巨大需求，我国科研 机构目前正在积极开展超导仪器设备的自主创新研制. 1 液氦和液氮的液位测量原理 1.1 液氦液位的测量原理 液氦的测量使用电阻式传感器，其测量原理如图 1 所示.使用一根铌钛超导丝制成的 液位传感器插入液氦中，其中 I+端和 I-端连接电流源的正负极，V+端和 V-端输出超导 丝的电压.测量时，浸没在液氦中的那部分超导丝呈超导态，电阻为 0;而液面之上的超导 丝由于加热电阻的作用呈正常态.通过测量传感器的电阻变化量，即可检测液氦液面的变化. 1.2 液氮液位的测量原理 液氮的测量使用电容式液位传感器，其测量原理如图 2 所示，电容传感器由两个同 轴不锈钢管构成，中间使用聚四氟乙烯绝缘材料固定两个管子的位置，外管的管壁上开有 若干流通孔，使液氮能在电容传感器中自由流入或流出.由于空气和液氮的介电常数不同，当液位变化时，传感器的电容量也相应变化，可以检测出液位的变化. 2 液位监测单元的硬件设计 2.1 硬件整体设计 液位监测单元的硬件整体架构如图 3 所示，液位监测单元硬件电路主要由模拟信号 处理电路和以 STM32ARM 微控制器为核心的控制系统组成. 2.2 压控电流源的设计 为了适应不同规格的电阻传感器对电流源的需求，由微控制器所产生的’ PWM 输出 经过光耦合器的隔离耦合以及比较器的缓冲后，再经过低通滤波后输出一个直流电压以控 制电流源.
高温超导材料特性和低温温度计实验报告 学号：39051609 姓名：齐德轩日期：2011/4/15 一、实验目的 1.了解高临界温度超导材料的基本特性及其测试方法 2.学习三种低温温度计的工作原理和使用以及进行比对的方法 3.了解液氮使用和低温温度控制的简单方法 二、实验原理 1.超导体和超导电性 （1）常用临界温度Tc，临界磁场Bc和临界电流Ic作为临界参量来表征材料的超导性能。温度的升高、磁场或电流的增大，都可以使超导体从超导状态转 变为正常态。Bc和Ic都是温度的函数。 （2）迈斯纳效应 不论有没有外加磁场，是样品从正常态转变为超导态，只要T
第四章热交换过程及换热器 一、填空题 1. 制冷机热交换设备中的传热基本可以归结为通过（），（） 以及（）的传热。 2. 冷凝器按冷却方式不同，可分为三类：（），（）和 （）。 3. 空气冷却式冷凝器迄今仅用于（）制冷机。 4. 空气冷却式冷凝器多为（）结构。其根据空气流动情况不同，可分为 （）和（）两种。 5. 自然通风空气冷却式冷凝器的原理为（）。该种冷凝器的传热效 果（）强制通风空气冷却式冷凝器。 6. 水冷式冷凝器有（），（）等型式。冷却水可用 （），（）或（）等。 7. 壳管式冷凝器分为（）和（）两种。 8. 壳管式冷凝器外接接口除制冷剂和冷却水进出口外，还有主要接口及仪表，通常是 （），（），（），（），以及（）。 9. 卧式壳管式冷凝器结构：由（），（），（） 和（）组成。制冷剂蒸气在（）凝结，凝结液从 （）流出。冷却水在（）多次往返流动。 10. 卧式壳管式冷凝器筒体下部有时设有集液包，其作用是（）。 11. 立式壳管式冷凝器多用于（）制冷装置。与卧式壳管式冷凝器相比，其 冷却水可以使用（）的水，其传热系数（）。 12. 套管式冷凝器中，制冷剂蒸气在（）流动，冷却水（）流 动。由于制冷剂同时受到（）及（）的冷却，其传热效果（），但金属消耗量（）。 13. 套管式冷凝器无法（）清洗。应当使用（）的水，并定 期进行（）清洗。
14. 水冷却式冷凝器的冷却水系统可分为两类：（）系统和（） 系统。前者的冷却水（），后者的冷却水（）。 15. 蒸发器按照制冷剂在蒸发器内的充满程度以及蒸发情况进行分类，主要有三种： （）蒸发器，（）蒸发器和（）蒸发器。 16. 干式蒸发器是（）蒸发器。在正常运转条件下，干式蒸发 器中的液体体积约为管内体积的（）。 17. 根据被冷却介质不同，干式蒸发器可分为（）和（）两大 类。 18. 再循环式蒸发器是（）蒸发器，该蒸发器中，液体所占体积约为管内总 体积的（）。 19. 节流阀又称（），具有对高压液态制冷剂进行（）和 （）两方面作用。常用的节流阀有（），（），（），（），及（）几种。 20. 热力膨胀阀普遍应用于（）制冷系统，其开度由（） 温度控制，主要有（）和（）两种。 21. 热力膨胀阀的结构包括（），（）以及（） 三部分，其阀体安装在（）的（）管上，感温包安置在（）处的（）管上。 22. 毛细管常用于（），是一种（）节流机构。为保 证流经毛细管的制冷剂不带水，通常在毛细管之前，安装有（）设备。 23. 润滑油分离器的作用使（），较常用的润滑油分离器有 （），（），以及（）等几种形式。 24. 洗涤式油分离器用于（）制冷机中。离心式油分离器适用于 （）制冷量的制冷装置，过滤式油分离器通常用于（）制冷量的制冷装置。 25. 集油器也称放油器，用于收存从（），（），（） 和（）或（）等设备中分离出来的润滑油。 26. 集油器用于（）制冷机中。 27. 储液器又称储液筒，用于（）。根据储液器功能和用途的不同，分为 （）储液器和（）储液器两类。
本技术涉及一种磁共振系统、超导磁体系统及其低温保持装置。该低温保持装置包括内筒、外筒、超导线圈以及变形部件；所述外筒套设在所述内筒外；所述内筒和所述外筒之间限定用于盛装所述冷却液的空腔；所述超导线圈设置于所述空腔内，且所述超导线圈的至少一部分被所述冷却液浸泡；所述变形部件设置于所述空腔内，所述变形部件的体积可通过其内部所填充介质的介质量改变，以致所述变形部件用于改变所述冷却液在所述空腔中的液面高度。上述超导磁体系统及其低温保持装置，不仅能提高冷却液在空腔中的液面高度，还能避免在运输等过程中冷却液消耗而导致其液面高度下降的问题。 权利要求书 1.一种低温保持装置，其特征在于，包括： 内筒； 外筒，所述外筒套设在所述内筒外；所述内筒和所述外筒之间限定用于盛装用于浸泡超导线圈的至少一部分的冷却液的空腔；及 变形部件，所述变形部件设置于空腔内，所述变形部件的体积可通过其内部所填充介质的介质量改变，以致所述变形部件用于改变所述冷却液在所述空腔中的液面高度。
2.根据权利要求1所述的低温保持装置，其特征在于，还包括储存部件、第一管道以及第一阀门，所述储存部件位于所述外筒的外侧或者位于所述空腔的远离所述变形部件的内壁上，所述第一管道连接所述变形部件和所述储存部件，所述储存部件为所述变形部件提供介质，从而改变所述变形部件的体积；所述第一阀门设置在所述储存部件上，所述第一阀门用于控制所述储存部件给所述变形部件提供介质。 3.根据权利要求2所述的低温保持装置，其特征在于，还包括第一控制装置、第一气压装置以及第一液面测量装置；所述第一控制装置与所述第一阀门电连接，所述第一控制装置与所述第一气压装置电连接，所述第一气压装置用于采集所述变形部件的第一气压值；所述第一液面高度测量装置与所述第一控制装置电连接；所述第一液面高度测量装置用于采集所述冷却液在所述空腔中的第一高度信息，并将所述第一高度信息传送给所述第一控制装置；所述第一控制装置根据所述第一高度信息和所述第一气压值控制所述第一阀门，从而改变所述变形部件的内部的介质量。 4.根据权利要求1所述的低温保持装置，其特征在于，还包括第二管道、第三管道以及第二阀门，所述第二管道设置在所述空腔中，所述第二管道用于将所述冷却液蒸发时产生的气体排出所述低温保持装置，所述第三管道连通所述第二管道和所述变形部件，以致所述第二管道中的所述冷却液蒸发时产生的气体流入所述变形部件，从而改变所述变形部件的体积；所述第二阀门设置在所述第二管道和所述第三管道之间，所述第二阀门用于控制所述第二管道的流通。 5.根据权利要求4所述的低温保持装置，其特征在于，还包括加热装置，所述加热装置设置在所述空腔内，所述加热装置用于加热所述冷却液使得其蒸发产生气体。 6.根据权利要求5所述的低温保持装置，其特征在于，还包括第二控制装置和第二气压装置，所述第二控制装置与所述第二阀门电连接，所述第二控制装置与所述第二气压装置电连接，所述第二气压装置用于采集所述变形部件的第二气压值；所述第二控制装置与所述加热装置电连接；所述第二控制装置根据预设的冷却液的液面高度值和所述第二气压值控制所述第二阀门，所述第二控制装置控制所述第二阀门开闭且控制所述加热装置的功率，从而改变所述变形部件的内部的气体量。
核心素养如何在学校落地 理解核心素养的内涵，需要厘清以下几对关系：一是核心素养与素质教育的关系。我认为，核心素养是素质教育的具体化，它使素质教育更加具有指导性和可操作性；二是核心素养与学科核心素养的关系。关于学科核心素养的提法，有人支持，有人反对，我是认可学科核心素养这一概念的。每个学科都有其核心指向，学生核心素养与学科核心素养体现的是育人目标与课程内容之间的逻辑关系，学生核心素养的获得必须以课程为载体，否则就会成为无源之水、无本之木；三是核心素养与三维目标的关系。核心素养体现的是育人目标与学习方式的深度融合。从双基到三维目标再到核心素养，人们通常表述为发展与超越的课改进程，核心素养对三维目标的发展与超越主要表现在课程改革的深化方面，但超越并不是超出，核心素养并不是要代替三维目标，核心素养的培育离不开三维目标。如果说核心素养是学生毕业之后的结果，那么三维目标则是每节课的教学目标；四是核心素养与综合素质评价之间的关系。学生核心素养与综合素质评价之间所体现的是育人目标与评价体系的价值统一，核心素养是对学生综合素质的具体化、系统化描述。一方面，研究学生核心素养有助于全面掌握综合素质的具体内涵，科学地确定综合素质评价的指标体系；另一方面，综合素质评价的结果可以反映学生核心素养发展的状况与水平，二者是一种价值统一。 每一所学校、每一位教师在落实核心素养时，都应该有自己的独特表达。在我看来，校本化表达和教师个人表达就是学校的创造、教师的创造。我们需要这种研究精神，更需要这种创造精神。因为教育本身就是一种创造性工作，一线教师应有信心和能力通过创造落实核心素养。 从学校课程规划的角度来看，落实核心素养要完成两种设计：一种是学科课程的设计，一种是跨学科课程的设计。 以核心素养为指向的教学是通过学习者间接经验和直接经验的交互完成的。而直接经验更有利于孩子获得对世界、对生活的完整认识，更有利于培养孩子解决问题的能力。两种学习方式交互在一起才能让教育和学习回归生活，才能体现学生学习的全部社会意义。 核心素养的落实不仅仅是对教学内容的选择与变更，还要以学习方式和教学方式的变革为保障。当前的问题化学习、情境化学习都是需要关注的重要学习方式。 知识转化为素养的重要途径是情境，如果脱离了情境知识就只剩下符号。由抽象知识转向具体的情境，这是以知识点教学转向以核心素养为导向的教学的第一个着力点，同时由知识中心转向能力中心，由教师中心转向学生中心，一共是三个着力点。我一直认为，我们每一种教学都应该是基于思想和方法的教学，这样才是有灵魂的教学。 教育部长陈宝生在《人民日报》撰文提到“课堂革命”。我认为，“课堂革命”的第一个关注点应该是基于内容方面的多元课堂，是百花齐放的内容课堂。当然，仅仅有内容是不行的，还需要通过教学方式和学习方式的变革，从浅层课改走向深层课改，从教本课堂走向学本课堂，进而走向习本课堂，习本课堂就是创客教育理念下的以实践为主要学习方式的课堂。 学生从被动学习走向主动学习，从浅层学习走向深层学习，教师从体力劳动走向智力劳动、智慧劳动，这才是一种幸福的课堂生活。每一节课都促进孩子的思维生长，增加思维的含量，加大思维的流量，这就是我们所期望的课堂愿景。
让核心素养在数学课堂上落地 静心反思，“数学核心素养”一词已深深植入我的脑海中。我们数学教育的终极目标是用数学的眼光观察现实世界，用数学的思维方式思考现实世界，用数学的语言表达现实世界。我认为，开展数学生本课堂就是要关注数学核心素养，这样才能更好地体现我们教学中的“三维目标”，落实基础知识和基本技能。接下来，我就结合我的学习情况谈谈我的一些思考。 一、从生活背景中开展预学，渗透核心素养。 在教学伊始，两位老师能紧密联系学生的生活实际，注重创设生动的学习情境引入新知的教学，很好的激发了学生的学习兴趣。王艳老师从学生喜欢的讲故事导入，接着出示了荷叶、乒乓球台等物体的面让学生感知什么是面积，再说一说生活中还有哪些物体的面，摸一摸数学书和课桌的面，初步感知面的大小。乔华老师通过让学生开展小游戏《拍手歌》巧妙引出击掌时就是我们手的面，指名摸摸老师的手的面，用手摸一摸数学书的封面，再让学生在小组内说一说生活中物体表面的面积，接着教师出示一个橙子，指名摸它的面积等。这样，学生从生活中开展预学，学生通过摸一摸、比一比等活动能感受到面的客观存在，然后教师直接揭示物体表面的面积概念，进而运用刚才所学的面积概念来辨别一些物体面积的大小，孩子们在这一学习过程中深刻地体验到任何物体的表面都有面，而且面的大小就是面积，面积概念这一核心素养不知不觉就深入孩子的内心了。 二、在探究活动中组织互学，渗透核心素养。 对抽象概念的认识，必须在大量观察中获得直观感知，在反复操作中获取丰富表象和体验。本节课两位老师在教学面积的大小比较时，能从一般到特殊，从直接比较到选择合适的材料作单位进行比较。通过开展小组合作学习、学生展示交流、教师点拨讲解的形式，学生很好的理解了“如果要准确的测量出某个图形面积的大小，用什么作单位最合适”这一教学难点。王艳老师是让每组同学选择一种材料，分别在两个图形上摆一摆并完成合作探究卡，每组推选两名同学汇报结果；乔华老师在学生分组活动时，先让小组长上前选图形，接着出示活动提示（一是小组合作，用三种小图形摆一摆，小组长做好分工；二是数一数你一共用了多少个小图形？再比较两个大图形面积的大小；三是小组长负责填写活动记录表）。在互学这一环节中，以小组为单位，让学生经历不同图形做单位度量长方形面积的过程，在拼摆过程中体验单位的价值和选择面积的依据。学生通过看一看、摸一摸、比一比、摆一摆、想一想、说一说等多种形式的操作活动，感受到了用正方形做作面积单位的合理性，培养了学生的思维能力和空间观念。在这一系列有意义的探究活动中强化了面积概念，让学生学会思维这一数学学科所应关注的核心素养得以彰显。正如郑毓信教授所指出的：数学核心素养的基本涵义就在于：我们应当通过数学教学帮助学生学会思维，并能使他们逐步学会想得更清晰、更深入、更全面、更合理。 三、在多种练习中进行评学，渗透核心素养。 为了让学生体会数学的价值，养成应用意识，拓展思路，培养良好的思维品质，提升思维层次，使所学知识得到延伸，在课堂评学环节，两名教师以课本上的习题为主进行训练，通过观察比较地图上省会的面积、数格子、描图形与涂面积、画图形等多种练习，学生很好的内化了本节课所学的知识。在基本练习和变式练习中深化面积概念，核心素养就渗透在学生一次次训练的思维碰撞中了。 总之，如果我们在实施数学生本课堂教学中能适时渗透核心素养，全面关注学生的学习情感，我们的数学课堂会多一份厚重，多一些灵气，我们的数学课堂会成为学生展示激情、智慧与个性的大舞台！为了孩子，让我们共同努力，让核心素养在课堂上尽快落地！
解析高均匀度低温超导磁体制造技术在国外的成功应用案例 简要综述： 高均匀度低温超导磁体研制成功，表明我所具有独立研制超导磁体的制造技术能力和装备基础，具备了研制高均匀度超导磁体的条件。 该超导磁体为水平温孔、冷铁被动屏蔽结构，线圈采用多组同轴螺线管以提高磁场均匀度，磁体杜瓦采用真空多层绝热结构。磁铁设计采用线性规划结合非线性优化算法，利用TOSCA、ADINA以及ANSYS等优化软件对磁体的磁场分布、力学结构和热学性能进行了最优化设计。对低温超导磁体、超导电源、失超保护、数据采集以及氦气回收等系统的联合测试结果表明：杜瓦夹层真空度好于5×10-4Pa；超导电源稳定度好于±2×10-5；外置失超保护系统响应时间小于1ms；磁体中心场区磁场强度达到 2.78T；中心场区在±25mm区域内均匀度达到±8×10-5。同时，验证了磁铁线圈、低温系统、失超保护系统以及机械结构的设计，积累了超导线圈、低温杜瓦、失超保护和超导电源等系统的研发及制造工艺经验，为研制更高场强（大于7T）、更高均匀度（±2×10-7）的Penning离子阱超导磁体奠定了基础。 具体介绍 应用领域及前景：超导磁体应用范围很广泛，在电力、大科学工程、交通和工业、生物医学等领域都有广泛应用。如电力领域的超导电机、超导变压器、超导限流器、超导输电、超导储能等；交通和工业领域的超导磁悬浮列车、超导电磁推进船舶、超导磁分离装置、超导磁拉单晶生长炉等；生物医学领域的超导核磁成像装置、核磁共振谱仪等。 以生物医学领域为例，核磁共振成像装置目前已经形成商品并有广阔的市场。据统计，1997年全世界核磁共振成像装置的产值已达20亿美元。1997年在1600台核磁共振成像装置的总产量中，已有1100台采用超导磁体。到目前，我国共有约500台核磁共振成像装置在各地医院中使用，其中有约215台是我国生产的，除3台采用超导磁体外，其余均为永磁体。而进口的300台核磁共振成像装置全部为超导磁体。 对发电机来说，若同步发电机若采用超导励磁绕组，可以大大提高电枢绕组上的磁场强度，使电机的体积和重量成倍的减小，从而使制造更大单机容量的同步发电机成为可能。同时由于没有焦耳热损耗，电机效率进一步提高。因此，超导电机也将取代常规电机。 随着超导技术的发展，在各行业中的应用越来越广泛，超导产品以其优越的性能也被广大用户接受。超导产品会有越来越广的市场需求。超导技术作为一种节能型技术，该项目的