实验报告_高温超导材料临界转变温度的测定
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物理高温超导实验报告
一、实验目的本次实验旨在探究高温超导材料的物理特性，了解其超导临界温度、临界电流密度等关键参数，并通过实验验证高温超导材料在实际应用中的可行性。
二、实验原理高温超导材料是指在较高温度下仍能保持超导特性的材料。
超导现象是指某些材料在温度降低到一定临界温度以下时，其电阻突然降为零的现象。
高温超导材料的发现，突破了传统超导材料对低温环境的依赖，具有广泛的应用前景。
本实验采用三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品，利用高压光学浮区技术制备。
在高压条件下，样品表现出压力诱导的体超导电性，超导体积分数高达86%。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：- 高压光学浮区装置- 超导测量系统- 低温恒温器- 磁场发生器- 电流表、电压表- 数据采集器2. 实验材料：- 三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品- 低温液氮四、实验步骤1. 将三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品置于高压光学浮区装置中，进行高压处理。
2. 将高压处理后的样品置于超导测量系统中，测量其超导临界温度。
3. 在不同温度下，对样品施加不同电流，测量其临界电流密度。
4. 在不同磁场下，测量样品的超导临界磁场。
5. 利用数据采集器记录实验数据，进行分析和处理。
五、实验结果与分析1. 超导临界温度：通过实验测量，三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品的超导临界温度为30K。
2. 临界电流密度：在不同温度下，样品的临界电流密度随温度升高而降低。
在超导临界温度附近，临界电流密度达到最大值。
3. 超导临界磁场：在超导临界温度附近，样品的超导临界磁场较低。
4. 分析与讨论：本实验验证了三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品在高压条件下具有压力诱导的体超导电性。
实验结果表明，该材料在高温超导领域具有较高的应用潜力。
六、结论通过本次实验，我们成功探究了高温超导材料的物理特性，包括超导临界温度、临界电流密度和超导临界磁场等关键参数。
实验结果表明，三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品在高压条件下具有良好的高温超导性能，为高温超导材料的应用提供了新的思路和方向。
高温超导实验报告步骤(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解高温超导体的基本特性和物理机制。
2. 学习液氮低温技术，掌握低温环境下的实验操作。
3. 测量高温超导体的临界温度（Tc）和临界磁场（Hc）。
4. 研究高温超导体的临界电流（Ic）与磁场、温度的关系。
二、实验原理高温超导现象是指某些材料在液氮温度（约77K）下表现出超导特性。
实验中，通过测量超导体的电阻、临界温度、临界磁场等参数，来研究高温超导体的物理性质。
三、实验仪器与材料1. 高温超导材料（如钇钡铜氧YBCO等）2. 低温冰箱3. 温度计4. 磁场计5. 电阻计6. 磁场发生器7. 数字多用表8. 液氮四、实验步骤1. 样品制备：将高温超导材料制备成合适尺寸的样品，通常为薄片或丝状。
2. 低温环境准备：将低温冰箱预热至液氮温度，并将样品放入冰箱内冷却至液氮温度。
3. 电阻测量：- 使用电阻计测量样品在液氮温度下的电阻。
- 记录电阻值，作为初始数据。
4. 临界温度测量：- 慢慢升温，观察电阻变化。
- 当电阻突然降至零时，记录此时的温度，即为临界温度（Tc）。
5. 临界磁场测量：- 使用磁场计测量样品在液氮温度下的磁场。
- 慢慢增加磁场强度，观察电阻变化。
- 当电阻突然降至零时，记录此时的磁场强度，即为临界磁场（Hc）。
6. 临界电流测量：- 在一定磁场下，逐渐增加电流，观察电阻变化。
- 当电阻突然降至零时，记录此时的电流，即为临界电流（Ic）。
7. 温度与磁场关系研究：- 在不同温度下，重复步骤4和5，研究临界温度（Tc）和临界磁场（Hc）与温度的关系。
- 在不同磁场下，重复步骤6，研究临界电流（Ic）与磁场的关系。
8. 数据整理与分析：- 将实验数据整理成表格，分析高温超导体的物理性质。
- 对比不同高温超导材料的物理性质，总结实验结果。
五、实验注意事项1. 实验过程中，务必保持低温环境，避免样品受热。
2. 在测量电阻、临界温度、临界磁场等参数时，要确保仪器精度。
3. 注意实验安全，防止低温伤害。
实验报告模板
高温超导材料临界转变温度的测定一、实验目的1.通过对氧化物超导材料的临界温度TC 两种方法的测定, 加深理解超导体的两个基本特性2.了解低温技术在实验中的应用3.了解几种低温温度计的性能及Si 二极管温度计的校正方法4.了解一种确定液氮液面位置的方法二、实验原理1.超导现象及临界参数 1)零电阻现象电阻率与温度的关系: 。
式中, 是时的电阻率, 称剩余电阻率。
即使温度趋于绝对零度时, 也总是存在。
超导材料包括金属元素、合金和化合物等。
发生超导转变的温度称为临界温度。
用电阻法测定领结温度时, 把降温过程中电阻率-温度曲线开始从直线偏离处的温度称起始转变温度, 电阻率从10%到90%对应的温度间隔定义为转变宽度, 的大小一般反映了材料品质的好坏, 均匀单相的样品较窄。
临界温度C T 定义为02ρρ=时对应的温度。
2)完全抗磁性当把超导体置于外加磁场中时, 磁通不能穿透超导体, 超导体内的磁感应强度始终保持为0, 超导体的这个特性称为迈斯纳效应。
表示为M=(B/4(。
利用迈斯纳效应, 测量电感线圈中的一个样品在降温时内部磁通被排出的情况, 也可确定样品的超导临界温度, 称电感法。
用电阻法测TC 较简单, 只能测出其中能形成超导通路的临界温度最高的一个超导相的TC 。
用电感法测TC 则可以把不同的超导相同时测出。
3)临界磁场致使超导体有超导态变为正常态的磁场称为超导体的临界磁场, 通常把相应的磁场叫做临界磁场。
第Ⅰ类超导体, 也称软导体。
其与的关系: ；式中, 是时的临界磁场。
当时, 的典型数值为100Gs 。
第Ⅱ类超导体, 也称硬导体。
它存在两个临界磁场和, 的状态为混合类, 磁场进入超导体, 但仍具有零电阻的特性。
高温超导体, 其与的关系不满足。
4)临界电流密度当电流达到某一临界值IC后, 超导体将恢复到正常态。
大多数金属为突变, 超导合金、化合物及高温超导体为渐变。
2.温度的测量1)铂电阻温度计2)温差电偶温度计3)半导体Si二极管温度计3.温度的控制1)恒温器控温法: 定点测量法, 均匀, 精度高2)温度梯度法：连续测量法, 简单易行4.液体位置的确定采用温差电偶的测温差原理来判断液面位置。
高温超导材料临界转变温度的测定(预习 )
高温超导材料临界转变温度的测定一、实验目的1．通过对氧化物超导材料的临界温度T C 两种方法的测定，加深理解超导体的两个基本特性；2．了解低温技术在实验中的应用；3．了解几种低温温度计的性能及Si 二极管温度计的校正方法； 4．了解一种确定液氮液面位置的方法。
二、实验原理1．超导现象及临界参数1）零电阻现象金属的电阻是由晶格上原子的热振动以及杂质原子对电子的散射造成的。
在低温时，一般金属总具有一定的电阻，其电阻率 ρ 与温度T 的关系可表示为：50AT +=ρρ式中ρ0是T ＝0K 时的电阻率，称剩余电阻率，即使使温度趋于绝对零度时，也总存在ρ0。
在一定温度下转变为具有超导电性的材料称为超导材料。
发生超导转变的温度称为临界温度，以T C 表示。
由于受材料化学成分不纯及晶体结构不完整等因素的影响，超导材料的正常一超导转变一般是在一定的温度间隔中发生的。
如图1，用电阻法测定临界温度时，我们通常把降温过程中电阻率－温度曲线开始从直线偏离处的温度称为起始转变温度，把临界温 图1 正常－超导转变ρT90%50%10%变温度 T C ∆T C 变温度度T C定义为待测样品电阻率从起始转变处下降到一半时对应的温度（ρ = ρ0/2），也称作超导转变的中点温度。
把电阻率变化从10%到90%所对应的温度间隔定义为转变宽度，记作∆T C ，电阻率值刚刚完全降到零时的温度称为完全转变温度。
∆T C的大小一般反映了材料品质的好坏，均匀单相的样品∆T C较窄，反之较宽。
2）完全抗磁性当把超导体置于外加磁场中时，磁通不能穿透超导体，超导体内的磁感应强度始终保持为0，超导体的这个特性称为迈斯纳效应。
超导体的零电阻现象与完全抗磁性的两个特性既相互独立又有紧密的联系。
超导体的完全抗磁性是由其表面屏蔽电流产生的磁通密度在导体内部完全抵消了由外磁场引起的磁通密度，使其净磁通密度为零，它的状态是唯一确定的，从超导态到正常态的转变是可逆的。
实验十一高温超导转变温度测量实验
实验十一 高温超导转变温度测量实验超导电性简称超导（superconductivity ），它是指某物质在温度低于某一定值时，出现电阻率为零的现象。
自20世纪20年代起，人们就开始对超导性的理论和应用做了大量的研究。
随着超导研究的进展，特别是20世纪80年代高温超导材料问世后，超导技术已开始广泛应用于科学研究和人类生活之中。
一．实验目的1．了解FD-TX-RT-II 高温超导转变温度测定仪的结构及使用方法；2．掌握液氮低温技术；3．利用FD--RT-II 高温超导转变温度测定仪，测量氧化物超导体YBa2CuO7的超导临界温度。
二．实验原理1．超导现象在所用气体中，氮具有最低的液化温度。
1908年，卡末林·昂尼斯（H ·Kammerlingh Onnes ）首先成功地液化了氮，利用液氮又获得了4.25～1.15K 的极低温度。
在新到达的低温范围内，昂尼斯进行了金属电阻随温度变化的研究。
1911年，他发现当温度降低时，汞的电阻率先平缓地减少，当温度T <4.2K 时，汞的电阻率突然降为零。
随后他又发现，除铜、金、银与铁等室温下的良导体以外，还有其他许多金属有此现象。
1913年他将这种新的物态定名为超导态（Superconducting State ），而将电阻率突然为零的温度称为超导体转变温度（inversiontemperature ）或临界温度，用T c 表示。
在昂尼斯之后，人们又陆续发现了许多其他金属或合金在低温下也能转变为超导态，但它们的转变温度不同。
由于这些金属的超导现象是在低温下获得，故这种超导现象也称为低温超导。
处在超导态的物质具有如下重要性质：1） 直流零电阻效应如前所述，当某些金属、合金和化合物的温度下降到T <T c 时，它们的电阻率突然降为零，处于超导态。
在超导态下，物质的电阻真的完全消失了吗？最灵敏的试验是超导环中的持续电流试验：将一金属环放在垂直于环平面的磁场中，将其冷却到超导的转变温度以下，然后撤去磁场，由电磁感应原理知，这时在环中产生感应电流。
高温超导实验报告
高温超导实验报告【摘要】采用杜瓦容器和低温恒温器获得从液氮沸点到室温的任意温度，在此条件下，测量高温超导材料电阻的起始转变温度为101.4K、临界温度约为96.50K、零电阻温度为92.39K。
进行温度计的比对，发现硅二极管电压、温差电偶均与温度成接近线性的关系。
观察了高温超导磁悬浮现象，并定量对高温超导体的磁悬浮力与距离的关系曲线进行了扫描，进一步了解场冷和零场冷。
【关键词】液氮、高温超导、铂电阻、硅二极管、温差电偶一、引言1911年昂纳斯首次在4.2K水银的电阻突然消失的超导电现象。
1933年迈斯纳发现超导体部的磁场是保持不变的，而且实际上为零，这个现象叫做迈纳斯效应。
1957年巴丁、库柏和施里弗共同提出来超导电性的微观理论：当成对的电子有相同的总动量时，超导体处于最低能态。
电子对的相同动量是由电子之间的集体相互作用引起的，它在一定条件下导致超流动性。
电子对的集体行为意味着宏观量子态的存在。
这一超导的微观理论成为BCS理论，1972年他们三个人共同获得了诺贝尔物理学奖。
T超导电性》，后1986年4月，柏诺兹和缪勒投寄文章《Ba-La-Cu-O系统中可能的高c来日本东京大学几位学者和他们二人先后证实此化合物的完全抗磁性。
虽然后来又发现了125K的铊系超导体和150K的汞系氧化物，但是YBCO仍是目前最流行的高温超导材料。
超导电性的应用十分广泛，例如超导磁悬浮列车、超导重力仪、超导计算机、超导微波器件等，超导电性还可以用于计量标准等。
二、原理2.1MEISSNER效应1933年，MEISSNER和OCHSENFELD通过实验发现，无论加磁场的次序如何，超导体磁场感应强度总是等于零，即使超导体在处于外磁场中冷却到超导态，也永远没有部磁场，它与加磁场的历史无关。
这个效应被称为MEISSNER效应。
2.2临界磁场磁场加到超导体上之后，一定数量的磁场能量用来立屏蔽电流的磁场以抵消超导体的部磁场。
当磁场达到一定值时，它在能量上更有利于使样品返回正常态，允许有磁场穿过，即破坏了超导电性。
高温超导实验报告
高温超导实验报告高温超导实验报告引言：高温超导是一项引人注目的科学研究领域，其在能源传输、磁共振成像、电子器件等方面具有巨大的应用潜力。
本实验旨在探索高温超导的特性和应用，并通过实验验证其超导性质。
一、实验背景超导现象的发现可以追溯到1911年，当时荷兰物理学家海克·卡末林发现在低温下某些金属材料的电阻会突然消失。
然而，这些材料只在极低温下才能表现出超导性，限制了其应用范围。
直到1986年，高温超导材料的发现才引起了科学界的广泛关注。
二、实验目的1. 研究高温超导材料的特性，包括临界温度、超导电流等。
2. 探索高温超导材料在能源传输、磁共振成像等领域的应用潜力。
三、实验原理高温超导的原理基于电子对的库伦相互作用和晶格振动。
在高温下，晶格振动增强了电子对的结合能，使其能够在较高温度下形成超导态。
四、实验步骤1. 准备高温超导材料样品，并确定其临界温度。
2. 制备超导电路，并将样品与电路连接。
3. 测量样品在不同温度下的电阻，以确定其临界温度。
4. 测量样品在超导态下的电流传输性能。
5. 研究样品在外加磁场下的超导性质。
五、实验结果与分析1. 样品的临界温度为XK，表明该材料在较高温度下仍能表现出超导性。
2. 样品在超导态下的电流传输性能良好，电阻几乎为零。
3. 样品在外加磁场下的超导性质受到一定程度的影响，磁场强度增加会使超导电流减小。
六、实验讨论1. 高温超导材料的发现为超导技术的应用提供了新的可能性，尤其是在能源传输领域。
2. 高温超导材料的制备和性能研究仍面临一些挑战，如材料稳定性和制备成本等问题。
3. 进一步研究高温超导材料的特性和机制，有助于推动其应用的发展和改进。
七、实验结论本实验通过测量高温超导材料的电阻和电流传输性能，验证了其超导性质。
高温超导材料具有较高的临界温度和良好的电流传输性能，为其在能源传输、磁共振成像等领域的应用提供了潜力。
八、实验总结本实验通过对高温超导材料的研究，深入了解了其特性和应用潜力。
高温超导实验报告
高温超导实验报告【摘要】采用杜瓦容器和低温恒温器获得从液氮沸点到室温的任意温度，在此条件下，测量高温超导材料电阻的起始转变温度为101.4K、临界温度约为96.50K、零电阻温度为92.39K。
进行温度计的比对，发现硅二极管电压、温差电偶均与温度成接近线性的关系。
观察了高温超导磁悬浮现象，并定量对高温超导体的磁悬浮力与距离的关系曲线进行了扫描，进一步了解场冷和零场冷。
【关键词】液氮、高温超导、铂电阻、硅二极管、温差电偶一、引言1911年昂纳斯首次在4.2K水银的电阻突然消失的超导电现象。
1933年迈斯纳发现超导体内部的磁场是保持不变的，而且实际上为零，这个现象叫做迈纳斯效应。
1957年巴丁、库柏和施里弗共同提出来超导电性的微观理论：当成对的电子有相同的总动量时，超导体处于最低能态。
电子对的相同动量是由电子之间的集体相互作用引起的，它在一定条件下导致超流动性。
电子对的集体行为意味着宏观量子态的存在。
这一超导的微观理论成为BCS理论，1972年他们三个人共同获得了诺贝尔物理学奖。
T超导电性》，后1986年4月，柏诺兹和缪勒投寄文章《Ba-La-Cu-O系统中可能的高c来日本东京大学几位学者和他们二人先后证实此化合物的完全抗磁性。
虽然后来又发现了125K的铊系超导体和150K的汞系氧化物，但是YBCO仍是目前最流行的高温超导材料。
超导电性的应用十分广泛，例如超导磁悬浮列车、超导重力仪、超导计算机、超导微波器件等，超导电性还可以用于计量标准等。
二、原理2.1MEISSNER效应1933年，MEISSNER和OCHSENFELD通过实验发现，无论加磁场的次序如何，超导体内磁场感应强度总是等于零，即使超导体在处于外磁场中冷却到超导态，也永远没有内部磁场，它与加磁场的历史无关。
这个效应被称为MEISSNER效应。
2.2临界磁场磁场加到超导体上之后，一定数量的磁场能量用来立屏蔽电流的磁场以抵消超导体的内部磁场。
实验报告—高温超导
实验报告姓名：王航班级：F0703028 学号：5070309025 实验成绩：同组姓名：孙鼎成实验日期：2008.10.20 指导教师：助教35 批阅日期：高温超导材料特性测量实验目的：1了解高。
临界温度超导材料的基本电特性和测量方法。
2了解低温下半导体结的伏安特性与温度的关系。
3了解低温实验的测量方法。
实验原理：1高温超导在低温测量时，为了减少漏热，样品的测量引线又细又长，引线的电阻与样品的电阻相比不可忽略，对超导样品来说，引线的电阻要大很多。
为了减小引线电阻和接触电阻对测量带来的影响，通常采用四线测量法。
四线测量法的方法如图1所示，外两根导线为电流端，可以流过较大的测量电流，一般采用恒流源共电。
电流的大小可用标准电阻的电压算出。
内两根导线为电压端，引线中流过的电流极小，这样就可以避免引线电阻和接触电阻带来的测量误差。
在直流低电压测量中，如何判断和修正乱真电势带来的影响是十分重要的。
实际上，由于材料的不均匀性和温差，就有温差电势的存在。
通常称为乱真电势或寄生电势。
我们只要用一段短的导线把数字电压表短接，用手靠近其中一个接线端来改变温度，我们就会看到数字电压表读数的变化。
在低温实验中，待测样品和传感器处在低温中，而测量仪表处在室温中，因此它们的连接线处在温差很大的环境里，并且沿导线的温度分布还会随着低温液体液面的降低、低温容器的移动等变化而变化。
所以在涉及直流低电压测量的实验中，判定和消除乱真电势的影响是实验中一个十分重要的步骤。
2高温超导材料电性转变温度并不是只由温度决定，只有保持在外磁场、流经电流和应力等值足够低时，超导样品的转变温度被称为超导临界转变温度．由于一般上述条件不能完全满足（比如地磁场），而且超导转变往往有一个区域，因此引入起始转变温度，零电阻温度，和中点转变温度来表示，一般所说的转变温度指的是．高温超导体样品超导特性的测量采用如图1所示的四端接法，外两根导线为电流端，连接恒流电源. 内两根导线为电压端，连接内阻非常高的电压表. 这样可以避免引线电阻和接触电阻带来的测量误差．3结伏安特性与温度的关系在半导体理论中可导出结的电压和电流密度关系其中常数，是比例因子，，是禁带宽度，称能隙电压。
实验报告_高温超导材料临界转变温度的测定
3）临界磁场
图4第I类超导体临界磁场
随温度的变化关系
把磁场加到超导体上之后，一定数量的磁场能量用来建立屏蔽电流以抵消超导体的内部磁场。当磁场达到某一定值时，它在能量上更有利于使样品返回正常态，允许磁场穿透，即破坏了超导电性。致使超导体由超导态转变为正常态的磁场称为超导体的临界磁场，记为HC。如果超导体内存在杂质和应力等，则在超导体不同处有不同的HC，因此转变将在一个很宽的磁场范围内完成，和定义TC样，通常我们把H=H0/2相应的磁场叫临界磁场。
9.51
-130
143.16
0.462
43.87
0.911
9.91
-140
133.16
0.454
43.04
0.915
10.02
-142
131.16
0.446
42.21
0.919
10.12
-144
129.16
0.438
41.38
0.923
10.22
-146
127.16
0.431
40.55
0.926
10.34
0.692
68.33
0.8
7.89
-80
193.16
0.655
64.3
0.817
8.16
-90
183.16
0.619
60.25
0.834
8.48
-100
173.16
0.58
56.19
0.853
8.84
-110
163.16
0.541
52.11
0.873
9.22
-120
153.16
0.499
图4第I类超导体临界磁场
随温度的变化关系
把磁场加到超导体上之后，一定数量的磁场能量用来建立屏蔽电流以抵消超导体的内部磁场。当磁场达到某一定值时，它在能量上更有利于使样品返回正常态，允许磁场穿透，即破坏了超导电性。致使超导体由超导态转变为正常态的磁场称为超导体的临界磁场，记为HC。如果超导体内存在杂质和应力等，则在超导体不同处有不同的HC，因此转变将在一个很宽的磁场范围内完成，和定义TC样，通常我们把H=H0/2相应的磁场叫临界磁场。
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高温超导材料临界转变温度的测定一．实验目的1．通过对氧化物超导材料的临界温度T C 两种方法的测定，加深理解超导体的两个基本特性；2．了解低温技术在实验中的应用；3．了解几种低温温度计的性能及Si 二极管温度计的校正方法； 4．了解一种确定液氮液面位置的方法。
二．实验原理1．超导现象及临界参数1）零电阻现象 图1 一般金属的电阻率温度关系在低温时，一般金属（非超导材料）总具有一定的电阻，如图1所示，其电阻率 与温度T 的关系可表示为：50AT +=ρρ （1） 式中0是T ＝0K 时的电阻率，称剩余电阻率，它与金属的纯度和晶格的完整性有关，对于实际的金属，其内部总是存在杂质和缺陷，因此，即使使温度趋于绝对零度时，也总存在0。
图2 汞的零电阻现象105电 阻 ︵ ︶ T (K)零电阻现象，如图2所示。
需要注意的是只有在直流情况下才有零电阻现象，而在交流情况下电阻不为零。
2）完全抗磁性当把超导体置于外加磁场中时，磁通不能穿透超导体，超导体内的磁感应强度始终保持为0，超导体的这个特性称为迈斯纳效应。
注意：完全抗磁性不是说磁化强度M 和外磁场B 等于零，而仅仅是表示M = B / 4。
超导体的零电阻现象与完全抗磁性的两个特性既相互独立又有紧密的联系。
完全抗磁性不能由零电阻特性派生出来，但是零电阻特性却是迈斯纳效应的必要条件。
超导体的完全抗磁性是由其表面屏蔽电流产生的磁通密度在导体内部完全抵消了由外磁场引起的磁通密度，使其净磁通密度为零，它的状态是唯一确定的，从超导态到正常态的转变是可逆的。
3）临界磁场把磁场加到超导体上之后，一定数量的磁场能量用来建立屏蔽电流以抵消超导体的内部磁场。
当磁场达到某一定值时，它在能量上更有利于使样品返回正常态，允许磁场穿透，即破坏了超导电性。
致使超导体由超导态转变为正常态的磁场称为超导体的临界磁场，记为H C 。
如果超导体内存在杂质和应力等，则在超导体不同处有不同的H C ，因此转变将在一个很宽的磁场范围内完成，和定义T C 样，通常我们把H = H 0/2相应的磁场叫临界磁场。
4）临界电流密度实验发现当对超导体通以电流时，无阻的超流态要受到电流大小的限制，当电流达到图3 正常－超导转变图4 第I 类超导体临界磁场随温度的变化关系0 T C TH CH 0超导态正常态T90%50%10%起始转变温度T C T C 变温度 0某一临界值I C后，超导体将恢复到正常态。
对大多数超导金属，正常态的恢复是突变的。
我们称这个电流值为临界电流I C ，相应的电流密度为临界电流密度J C 。
对超导合金、化合物及高温超导体，电阻的恢复不是突变，而是随电流的增加渐变到正常电阻R0。
2．温度的测量：温度的测量是低温物理中首要和基本的测量，也是超导性能测量中不可缺少的手段，随着科学技术的发展，测量方法不断增加，准确程度也逐渐提高。
在低温物理实验中，温度的测量通常有以下几种温度计：气体温度计、蒸汽压温度计、电阻温度计、热电偶温度计、半导体温度计和磁温度计。
可根据温区、稳定性及复现性等主要因素来选择适当的温度计。
在氧化物超导体临界温度的测量中，由于温度范围从300K →77K，我们采用铂电阻温度计作为测量元件。
为了使同学们对温度计使用有更多的了解，我们还采用热电偶温度计和半导体温度计作为测温的辅助手段。
现将它们的测温原理简介如下：1）铂电阻温度计：铂电阻温度计是利用铂的电阻随温度的变化来测量温度的，铂具有正的电阻温度系数，若铂电阻在0℃时电阻为100，其电阻R与温度T的关系如表1所示。
由于金属铂具有很好的化学稳定性，体积小而且易于安装和检测，国际上已用它作为测温标准元件。
2）温差电偶温度计：由电磁学知，当两种不同的金属(A、B)接触时，由于其逸出功不同，在接触点处会产生接触电势差，如果把此两不同金属的导线联成闭合回路时，且两个接触点处在不同的温度（T1，T2），则在回路中就有电动势E存在，这种电动势称为温差电动势，而回路称为温差电偶，E的大小与A、B两种材料及接触处的温度T1，T2有关。
我们实验中采用镍铬－康铜作为温差材料，它们的温差电动势E与温度的关系，可查阅实验室的数据表。
3）半导体Si二极管温度计：它是利用半导体二级管PN结的正向电压随温度下降而升高的特性来测量温度的，不同半导体的PN结，其正向电压与温度的关系是不一样的。
硅二极管温度计属于二次温度计，它需要经过标定后才能使用。
标定用的温度计称为一次温度计。
根据国际计量大会的规定，采用气体温度计作为一次温度计，而铂电阻温度计作为用于－温度范围的测温标准元件。
在我们实验中采用铂电阻温度计来标定Si二极管温度计。
标定时，Si二极管通以几十微安的恒定电流，测量PN结两端正向电压U随温度T的变化曲线。
而温度T的大小由铂电阻温度计读出。
3．温度的控制温量超导材料的临界参数（如T C）需要一定的低温环境，对于液氮温区的超导体来说，低温的获得由液氮提供，而温度的控制一般有两种方式：恒温器控温法和温度梯度法。
1）恒温器控温法：它是利用一般绝热的恒温器内的电阻丝加热来平衡液池冷量的。
从而控制恒温器的温度（即样品温度）稳定在某个所需的温度下。
通过恒温器位置升降及加热功率可使平衡温度升高或降低。
这种控温方法的优点是控温精度较高，温度稳定时间长。
但是，其测量装置比较复杂，并需要相应的温度控制系统。
由于这种控温法是定点控制的，又称定点测量法。
2）温度梯度法：它是利用杜瓦容器内，液面以上空间存在的温度梯度来取得所需温度的一种简便易行的控温方法，我们实验中采用此法。
温度梯度法要求测试探头有较大的热容量及温度均匀性，并通过外加铜套使样品与外部环境隔离，减少样品温度波动。
样品温度的控制则是靠在测量过程中改变探头在液氮容器内的位置来达到温度的动态平衡，故又称为连续测量法（即样品温度是连续下降或上升的），其优点是测量装置比较简单，不足之处是控温精度及温度均匀性不如定点测量法好。
4．液面位置的确定：如上所述，样品温度的控制是靠调节测试探头在液氮中的位置来实现的。
测试探头离液氮面的高低，决定了样品温度变化的快慢。
对于金属液氮容器（又称金属杜瓦）来说，探头在容器中的位置是很难用肉眼观察的。
而且实验过程中，液氮因挥发而使液面位置不断变化。
因此为实现样品的温度控制，需要有能指示液氮位置的传感部件，或称“液面计”。
三．实验任务1．测量Bi 系超导带材的临界转变温度T C 。
2．利用铂电阻温度计标定Si 二极管温度计。
四．实验方法1．T C 的测定超导体既是完善导体，又是完全抗磁体，因此当超导体材料发生正常态到超导态转变时，电阻消失并且磁通从体内排出，这种电磁性质的显著变化是检测临界温度T C 的基本依据。
测量方法一般是使样品温度缓慢改变并监测样品电性或磁性的变化，利用此温度与电磁性的转变曲线而确定T C 。
通常分为电测量法－四引线法和磁测法－电磁感应法。
1） 四引线法：由于氧化物超导样品的室温电阻通常只有101-102左右，而被测样品的电引线很细（为了减少漏热）、很长，而且测量的样品室的温度变化很大（从300K －77K ），这样引线电阻较大而且不稳定。
另外，引线与样品的连接也不可避免出现接触电阻。
为了避免引线电阻和接触电阻的影响，实验中采用四线法（如图7所示），两根电源引线与恒流源相连，两根电压引线连至数字电压表，用来检测样品的电压。
根据欧姆定律，即可得样品电阻，由样品尺寸可算出电阻率。
从测得的R-T 曲线可定出临界温度T C 。
2） 电磁感应法四引线法IIV根据物理学的电磁感应原理，若有两个相邻的螺旋线圈，在一个线圈（称初级线圈）内通以频率为的交流信号，则可在另一线圈（称次级线圈）内激励出同频率信号，此感应信号的强弱既与频率有关，又与两线圈的互感M 有关，对于一定结构的两线圈，其互感M 由线圈的本身参数（如几何形状、大小、匝数）及线圈间的充填物的磁导率有关。
若在线圈间均匀充满磁导率为的磁介质，则其互感会增大 倍。
即M = M 0（3） 式中M 0为无磁介质时的互感系数。
按照法拉第定律，若初级线圈中通以频率为 的正弦电流，次级线圈中感应信号U out 的大小与M 及成正比，即：t M dtdi M dt d U ωωφcos out -=-=-=（4）由（4）式可知，若工作频率 一定，则U out 与M 成正比，根据（3）式可得出次级线圈中感应信号的变化与充填材料磁化率变化有关，即U out（5）高温超导材料在发生超导转变前可认为是顺磁物质 =1，当转变为超导体后，则为完全抗磁体（即=0。
如果在两线圈之间放入超导材料样品（见图8），当样品处于临界温度T C 时，样品的磁导率 则在1和0之间变化，从而使U out 发生突变。
因此测量不同温度T 时的次级线圈信号U out 变化（即U out ～T 曲线）可测定超导材料的临界温度T C 。
为了测量次级线圈的輸出信号，对信号进行整流、检波后接至直流数字电压表。
2．Si 二极管温度计的标定将Si 二极管固定于铂电阻温度计附近，为保证温度的一致性，Si 二极管尽量与铂电阻图8 电磁感应法测试原理（图中虚线为磁力线）ＵinU out样品初级线圈次级线圈T > T CＵinU out样品初级线圈次级线圈 T ≤T C温度计处在相同温度区域。
对Si 二极管同样采用“四引线”法：二根作为Si 二极管的恒电流引线，二根作为测量正向电压的引线。
五．测量装置测量系统方块如图9所示，它由测试探头、恒流源、信号源、温度元件及数字电压表等组成。
测试探头中包括样品、初次级线圈、铂电阻温度计、Si 二极管及引线板，这些元件都安装在均温块上（见图10）。
待测样品放在两线圈之间，并在样品上引出四根引线供电阻测量用。
各种信号引入与取出均通过引线板经由不锈钢管接至外接仪器。
为测量次级线圈感应信号的大小，对信号进行整流检波后接至直流毫伏计。
为保证样品温度与温度计温度的一致性，温度计要与样品有良好的热接触，样品处有良好的温度均匀区。
铜套的作用是使样品与外部环境隔离，减少样品的温度波动。
采用不锈钢管作为提拉杆及引线管是可减少漏热对样品的影响。
超导样品采用清华大学应用超导研究中心研制的Bi 系高温超导线材。
适当配比的Bi 系超导氧化物粉末，填充到银套管内，通过挤压、拉拔、轧制等机械加工的方法形成线材，图9 测量系统方块图 图10 测试探头结构示意图 温度计；温度计；c.四引线法测R ；d.探头与恒温器；e.液面计；f 、h ：电磁感应法测U二极管再进行多次反复热处理，形成超导相的结构。
这种加工超导线材的方法称为粉末充管法（Oxide Powder In Tube，简称OPIT）。
实验所用的超导线材的长度约1cm，截面积为3.4mm×0.2mm，采用四引线法接入测量系统中。