高温超导体临界温度的电阻测量

超导体的测量方法与技巧超导体是一种特殊的材料，具有零电阻和完全抗磁性的特性。

它在科学研究和工业应用中具有广泛的用途，如能源传输、磁共振成像和高速计算等领域。

然而，要准确测量和控制超导体的性能是一项具有挑战性的任务。

本文将介绍一些常用的超导体测量方法和技巧，帮助读者更好地理解和应用超导体。

一、电阻测量方法超导体的最显著特性之一是其零电阻。

因此，要测量超导体的电阻，需要采用一些特殊的方法。

常用的电阻测量方法包括四探针法和交流电阻测量法。

四探针法是一种常用的电阻测量方法，它利用四个电极分别施加电流和测量电压来测量材料的电阻。

这种方法可以排除接触电阻对测量结果的影响，提供准确的电阻值。

交流电阻测量法则是通过施加交流电源来测量超导体的电阻。

这种方法可以避免直流电流对超导体的破坏，并且在高频范围内提供准确的电阻测量结果。

二、磁场测量方法超导体的抗磁性是其另一个重要特性。

要测量超导体的磁场，可以采用霍尔效应和磁力计等方法。

霍尔效应是一种基于洛伦兹力的测量方法，它通过测量电流通过超导体时产生的霍尔电压来确定磁场的大小。

这种方法可以提供准确的磁场测量结果。

磁力计是一种常用的磁场测量仪器，它通过测量磁场对磁力计产生的力来确定磁场的大小。

这种方法可以在不同的磁场强度下提供准确的磁场测量结果。

三、临界温度测量方法超导体的临界温度是指超导态和正常态之间的转变温度。

要测量超导体的临界温度，可以采用电阻测量和磁化测量等方法。

电阻测量方法是一种常用的临界温度测量方法，它通过测量超导体的电阻随温度变化的曲线来确定临界温度。

这种方法可以提供准确的临界温度测量结果。

磁化测量方法是一种基于超导体磁化率变化的测量方法，它通过测量超导体在不同温度下的磁化率来确定临界温度。

这种方法可以在不同的磁场强度下提供准确的临界温度测量结果。

四、超导体性能的控制技巧除了测量超导体的性能，控制超导体的性能也是非常重要的。

以下是一些常用的超导体性能控制技巧。

當温超导材料临界转变温度的测走一.实验目的1.通过对氧化物超导材料的临界温度兀两种方法的测定，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.了解儿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）零电阻现象电阻率温度关系象零电阻现象，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和外磁场方等于零，而仅仅是表示財二B / 4o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乂有紧密的联系。

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He.如果超导体内存在杂质和图4第I类超导体临界磁应力等，则在超导体不同处有不同的徒，因此转变将在一个很宽的磁随温度的变化关系场范围内完成，和定义乙样，通常我们把H二HJ2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，当电流达到某一临界值乙后，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乙，相应的电流密度为临界电流密度夭。

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几。

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。

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。

如何正确进行超导体的制备超导体是一种具有零电阻和完全磁场排斥的材料，其独特的物理性质使其在科学研究和工业应用中具有广泛的潜力。

然而，要正确进行超导体的制备并不容易，需要精确的实验条件和复杂的工艺流程。

本文将探讨如何正确进行超导体的制备，并重点介绍超导体的材料选择、样品制备和性能测试等方面的内容。

一、超导体的材料选择超导体的材料选择是制备成功的关键之一。

目前，常见的超导体材料主要包括低温超导体和高温超导体两大类。

低温超导体通常是指在低于临界温度（一般为几十开尔文以下）时表现出超导性的材料，如铅、铝等。

而高温超导体则是指在相对较高的温度下（一般为几十开尔文至几百开尔文）表现出超导性的材料，如铜氧化物和铁基超导体等。

在选择超导体材料时，需要考虑其超导临界温度、临界电流密度、磁场响应等性能指标。

一般而言，超导临界温度越高、临界电流密度越大、磁场响应越强的材料更具应用潜力。

此外，还要考虑材料的制备成本、稳定性等因素。

因此，在超导体制备过程中，需要根据具体应用需求和实验条件选择合适的超导体材料。

二、样品制备超导体的样品制备是超导体制备过程中的关键环节。

样品制备的质量和工艺对最终超导体的性能有着重要影响。

以下将介绍几种常见的超导体样品制备方法。

1. 固相反应法固相反应法是最常用的制备超导体样品的方法之一。

该方法通常通过将超导体元素或化合物粉末按一定比例混合，并在高温下进行烧结或热处理，使其发生化学反应形成超导体样品。

这种方法制备的样品通常具有较高的纯度和均匀性。

2. 溶液法溶液法是一种制备超导体薄膜的常用方法。

该方法通常通过将超导体材料的前驱体（如金属盐溶液、有机金属化合物溶液等）溶解在适当的溶剂中，然后通过旋涂、溅射、蒸镀等方法将溶液均匀涂覆在基底上，最后经过热处理形成超导体薄膜。

3. 气相沉积法气相沉积法是一种制备超导体薄膜和纤维的常用方法。

该方法通常通过在高温下将超导体材料的前驱体蒸发或分解，使其在基底上沉积形成超导体薄膜或纤维。

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。

超导材料的性能测试及评估方法引言超导材料是一类具有特殊电性质的材料，具有零电阻和完全抗磁性的特点。

在超导材料的研究和应用中，性能测试和评估是非常重要的环节。

本文将探讨超导材料的性能测试及评估方法，以期为超导材料研究和应用提供一定的指导。

一、临界温度测试临界温度是超导材料的重要性能指标，它表示了材料从正常态到超导态的转变温度。

常用的测试方法有四探针法和交流磁化率法。

四探针法是一种直接测量超导材料电阻的方法。

通过在样品上施加电流，利用四个探针测量电压差，从而计算出电阻。

当超导材料处于超导态时，电阻为零。

通过逐渐降低温度，可以确定临界温度。

交流磁化率法是通过测量材料在交变磁场中的磁化率来确定临界温度。

在超导态下，材料对交变磁场的磁化率为零。

通过不断改变温度和磁场的大小，可以确定临界温度。

二、临界电流密度测试临界电流密度是指超导材料在超导态下能够通过的最大电流密度。

它是衡量超导材料承载能力的重要指标。

常用的测试方法有四探针法和交流磁化率法。

四探针法是通过在样品上施加外部磁场，测量样品的电压差来确定临界电流密度。

当电流密度超过临界电流密度时，材料会从超导态转变为正常态，电阻出现。

通过改变温度和磁场的大小，可以确定临界电流密度。

交流磁化率法是通过测量材料在交变磁场中的磁化率来确定临界电流密度。

在超导态下，材料对交变磁场的磁化率为零。

通过改变温度和磁场的大小，可以确定临界电流密度。

三、超导体积分数测试超导体积分数是指超导材料中超导相的体积占比。

它是衡量超导材料纯度的重要指标。

常用的测试方法有磁滞回线法和直流磁化率法。

磁滞回线法是通过测量样品在外部磁场作用下的磁化率来确定超导体积分数。

当外部磁场逐渐增大时，样品会出现磁滞回线，通过测量磁滞回线的面积，可以计算出超导体积分数。

直流磁化率法是通过测量样品在直流磁场中的磁化率来确定超导体积分数。

在超导态下，样品对直流磁场的磁化率为零。

通过改变磁场大小，可以确定超导体积分数。

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。

实验高Tc超导材料电阻—温度特性测量【目的要求】1．了解超导体的最基本特性以及判定超导态的基本方法；2．掌握用测量超导体电阻——温度关系测定转变温度的方法；3．了解获得液氦温区温度的基本方法。

【仪器用具】高Tc超导材料电阻—温度特性试验仪。

【原理】超导电性发现于1911年，荷兰科学家翁纳斯（K.Onnes）在实现了氦（4He）气液化之后不久，利用液氦（Lhe）所能达到的极低温条件，指导其学生(GillesHolst)进行金属在低温下电阻率的研究，发现在温度稍低于4.2K时水银（Hg）的电阻率突然下降到一个很小值。

后来有人估计，电阻率的下限为3.6×10-23Ω.cm，而迄今正常金属的最低电阻率大约为10-13Ω.cm。

与此相比，可以认为汞进入了电阻完全消失的新状态—超导态。

我们定义超导体开始失去电阻时的温度为超导转变温度或超导临界温度，通常用T C 表示。

一些金属（如Pb,TC=7.2K）、金属（NbTi, TC=11K）、金属间化合物（如A15结构的Nb3Ge, TC=23.2K）等上千种材料具有超导电性。

超导现象发现以后，实验和理论研究以及应用都有很大发展，但是临界温度的提高一直很缓慢。

1986年以前，经过75年的努力，临界温度只达到23.2K，这一记录保持了差不多12年。

此外，在1986年以前，超导现象的研究和应用主要依赖于液氦作为致冷剂。

由于氦气昂贵、液化氦的设备复杂，条件苛刻，加上4.2K的液氦温度是接近于绝对零度的极低温区等因素都大大限制了超导的应用。

为此，探索高临界温度超导材料成为人们多年来梦寐以求的目标。

1983年，瑞士科学家缪勒（K.A.M. üller）开始从事氧化物超导体的探索性研究。

他和他的合作者柏诺兹（J.Bednorz）于1986年开始在Ba-La-Cu-O系统中作实验。

他们是基于双极化子导致超导电性的考虑着手实验研究的，尽管这种理论并未被认定，但在探索中确实揭示了一条新的线索。

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。

高温超导实验技术的使用指南一、引言高温超导材料的发现和应用在科学界引起了轰动。

这种材料的特殊性质为我们带来了许多新的实验挑战和机会。

本文旨在向读者介绍高温超导实验技术的使用指南，帮助研究人员更好地利用这一材料进行实验。

二、材料准备高温超导实验的第一步是材料准备。

通常情况下，我们使用氧化物材料作为高温超导材料。

为了制备高质量的样品，我们需要特别注意以下几点：1. 材料纯度：确保使用的材料纯净度高，不含杂质。

这可以通过使用纯化方法，如溶液热处理等来实现。

2. 组分控制：材料的组分是影响其超导性能的关键因素。

精确控制原材料的比例以及相应的反应条件非常重要。

3. 结构优化：在制备过程中，通过烧结或其他方法改善材料的晶体结构和组织，以提高其超导性能。

三、样品制备在获得高温超导材料后，我们需要将其制备成样品以便于进行实验。

以下是一些常见的样品制备方法：1. 固相法：将高纯度的原料粉末按照一定的比例混合均匀，然后经过压制和烧结等工艺制备成块状样品。

2. 工艺优化：通过改变烧结温度、压制压力以及烧结气氛等参数，优化样品的密度和晶体结构。

3. 单晶生长：通过熔融法或化学气相输送法等技术，制备出高质量的单晶样品。

这种方法对于研究材料的晶体结构和物理性质非常有价值。

四、实验装置高温超导性质的研究通常需要使用高灵敏度的实验装置。

下面是一些常见的实验装置和测量技术：1. 磁性测量：采用超导量子干涉仪（SQUID）等设备测量样品的磁性性质，如超导的临界温度和临界电流等。

2. 电阻测量：使用四探针测量法，测量样品的电阻率和超导态的电阻。

3. 结构表征：使用X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）等技术，研究样品的晶体结构和微观组织。

4. 磁场调控：为了研究高温超导材料在不同磁场下的性质，需要使用强大的超导磁体来提供稳定的磁场。

五、数据分析实验数据的准确分析对于科学研究非常重要。

以下是一些常见的数据分析方法：1. 曲线拟合：通过将实验数据与理论模型进行拟合，在拟合过程中获取参数信息，如超导临界温度和超导的能隙等。

高温超导转变温度测量填空题1.超导材料: 将在一定的低温条件下呈现出零电阻和完全抗磁性的材料称为超导材料。

2.超导材料的转变温度: 电阻率降为起始转变电阻率的一半时所处的温度。

3.特殊温度的一些概念：每种超导电材料都有其独特的结构，从而具有相应的特征温度。

高于此特征温度，材料处于正常态，具有金属性的电阻率。

低于这个特征温度，电阻率为零，材料进入超导状态。

通常称这个特征温度为超导体的转变温度（transition temperature ）或临界临界温度（Critical temperature ），用 Tc 表示。

当ρ刚好完全到零时对应的温度，称为完全转变温度（又称零电阻温度）。

由于材料的化学成份不纯和晶体结构不完整等因素的影响，超导体的正常态——超导态转变是在一定的温度间隔中发生的。

当我们测量电阻率温度的变化关系时。

我们通常将降温过程中ρ-T 曲线开始偏离直线处对应的温度称为起始转变温度（Onsetpoint ），该处的电阻率以ρ0n 表示。

将ρon 的 90% 到 10% 所对应的温度间隔称为转变宽度,以△T c 表示。

对于纯元素超导体，△T c ≈ 10-3 K ，对于氧化物高温超导体△T ≈ 几 K 。

从使用的角度看，T c 越高越好，△T c 越小越好。

图形如下：简答题1、为什么要用铂电阻因为金属铂具有良好的化学稳定性，体积小而且易于安装和检测，同时铂电阻的测量范围大，在本实验中能测量出所需温度。

2、为什么采用四引线法可避免引线电阻和接触电阻的影响，直接用欧姆表测不行：四引线法即每个电阻原件都采用四根引线，其中两根为电流引线，两根为电压引线；若直接用欧姆表测量导体电阻，由于表内自带电源产生电流较大，相应电流也较大，且由于接触电阻的存在，从而使得分压情况较为严重，测出的R 值不够精确，同时，测量引线通常又长又细，以及接触电阻的存在，其阻值有可能远远大于待测样品的电阻，这样就无法测量待测样品阻值；而四引线法，恒流源通过两根电流引线将待测电流提供给待测样品，而电压表则是通过两根电压引线测量样品上的电压。

实验报告_高温超导材料临界转变温度的测定摘要
本实验旨在测量高温超导材料的临界转变温度，该材料属于第二类，采用微重量的上升温度法。

通过对磁性特征的测量，发现材料的临界温度为145K。

同时，实验表明，随着温度的升高，磁滞现象会逐渐消失，从而使材料达到超导态。

关键词：高温超导材料；临界转变温度；上升法；磁滞
1前言
高温超导材料的发现无疑是近代物理学史上一个重大突破。

它具有高抗拉强度、绝热性能高等特点，可能在大范围内应用。

因此，测量高温超导材料的临界转变温度十分重要。

2实验设备
实验设备包括：
（1）微重量上升温度仪
该仪器使用MTS装置，采用超密封技术，具有结构紧凑、操作简便、实时监控能力强等优点，用于测量微重量的上升温度。

（2）温度控制装置
该设备具有高精度、回差窄、可靠性高等优点，用于控制实验室的温度，以确保实验结果的准确性。

（3）样品温度传感器
使用温度传感器可以准确测量样品的温度变化，以确保实验结果的准确性。

（4）超导材料
采用超导材料，使该材料的磁性特征发生变化，从而测量出临界转变温度。

（5）磁性测量仪
通过磁性测量仪可以检测材料的磁性特征。

实验八高温超导转变温度的测量超导电性是荷兰物理学家昂尼斯（H.k.Onnes）于1911年首先发现的，在低温下它是一种相当广泛的现象，对它的研究一直吸引着人们的注意。

在超导体研究中尤以超导体转变温度的提高作为最前沿的课题，而超导体转变温度的测量则是研究中一项最基本又最重要的内容。

[实验目的]1．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．掌握测量超导材料转变温度的方法。

3．测量超导体钇钡铜氧的超导转变温度。

4．了解安全使用液氮的基本常识及钇钡铜氧的保养、存放知识。

[实验仪器]主机，探棒，前级放大器，低温液氮杜瓦，记录仪（计算机）。

仪器主要技术参数：电压：220V±10%，50Hz功率：15W测量样品：钇钡铜氧超导体样品电流调节范围：1.5mA—33 mA样品电压最大放大倍数：10000倍样品温度变化范围：77K—室温温度计工作电流：1.00mA温度计电压放大倍数：40倍[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。

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。

超导体有许多特性，本实验只研究在电流、磁场及其他外部条件（如应力、辅照等）小于临界值的条件下，高温超导转变温度的测量问题。

2．测量原理采用常规的V—I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，采用四引线法可以减少引线和接触电阻的影响。

高温超导学号：姓名:实验口期：指导教师：【摘要】本实验主要研究了高温超导体的零电阻现彖及边斯纳效应。

测最了高温超导体的超导转变曲线，得到其起始转变温度“get为99.82K,临界温度花为92.99K,零电阻温度“0为91.76K,转变宽度A%为3.78K。

对比了钳金属电阻与硅二极管电阻与温度的关系并测最了温差电偶电动势与温度的关系。

通过研究超导体在场冷和零场冷的情况卜的磁悬浮力情况，对第II类超导体特性进行进一步分析和理解。

关键词：高温超导体零点阻现象边斯纳效应磁通俘获磁悬浮一、引言：1911年荷兰物理学家卡墨林•翁纳斯发现了低温超导体，自此以后科学家对超导电性理论和超导技术以及超导材料进行了人量的研究。

超导科技发展人体分为三个阶段。

第一阶段（1911年一一1957年）是人类对超导电性的基本探索和认识阶段，BSC 超导微观理论问世。

第二阶段（1958年一一1985年）属于开展超导技术应用的准备阶段。

第三阶段（1986年一）是超导技术开发阶段，自1986年发现超导转变温度高于30K的超导材料后开始。

1986年6月，贝德诺和缪勒发现金属氧化物Ba-La-Cu-0材料具仃超导电性，其超导转变温度为35K,在13K达到零电阻。

随后世界各地的科学家们相继取得了突破性的进展。

超导研究领域的系列最新进展，为超导技术在各方面的应用开辟了十分广阔的前景。

超导电性的应用十分广泛。

本实验通过对氧化物高温超导材料特性的测量和演示，加深理解超导体的两个基本特性；了解超导磁悬浮的原理；了解金属和半导体的电阻随温度的变化以及温差电效应；掌握低温物理实验的基本方法：低温的获得控制和测量。

二、实验原理：同时具有完全导电性和完全抗磁性的物质称为超导体，完全导电性和完全抗磁性是超导电性的两个最基本性质。

1. 零电阻现象：把某种金属或合金冷却到某一特定温度％以卜，其直流电阻突然降到零的现象。

其中，化叫做超导体的临界温度，是由物质本身的内部性质确定的、局域的内秉参量。

实验二高温超导体的临界温度和临界电流的测量“超导态”,该现象称为“超导电性”．又如现在广泛应用的半导体,其基本特性的揭示是和电阻-温度关系的研究分不开的．而在低温测量中广泛应用的电阻温度计,完全是建立在对各种类型材料的电阻-温度关系研究的基础上的．实验目的１.掌握超导材料临界温度和临界电流测试原理和方法． 2.测量反映高温超导体基本特性．3.利用电磁测量的基本手段来研究高温超导体．仪器和用具低温装置包括真空玻璃杜瓦和测试探头,数字电压表2台分别为215214和位的数字电压表,铂电阻温度计或铜-康铜温差电偶,恒流源100mA,100Ω,直流稳压电源与标准电阻10Ω、1Ω,高温超导样品,铟丝,银引线或细漆包线,液氮,直流放大器．实验原理１.超导体的基本特性——零电阻现象和迈斯纳效应超导材料有两个不同于其他材料的最基本特性,即零电阻现象和完全抗磁性也称迈斯纳效应．零电阻现象是指具有超导电性的材料,当温度下降时,其电阻随温度下降发生缓慢的变化一种是金属性的材料,其电阻缓慢下降；一种是显示半导体性,其电阻缓慢升高,而当到达某一温度时,其电阻在很窄的温区内,从n R 急剧地变为零,超导体呈现零电阻现象．为描述电阻陡降的突变过程,可以定义如下几个特征温度：起始转变温度起始T 是指电阻随温度的变化偏离线性的温度；临界温度C T 是指电阻值下降到2/n R 时所对应的温度,零电阻温度0=R T 为电阻刚降至零时对应的温度,而把电阻变化1/10到9/10所对应的温度间隔定义为转变宽度T ∆式中0μ为真空磁导率,r μ为介质的相对磁导率,m x 为磁化率．当发生正常态到超导态的转变时,r μ由1变到零,或者说磁化率由近于零变到-1,从而使超导体内部B=0．如果把超导体材料作成线圈的芯子,则线圈自感L 和介质的磁导率的关系如下：式中n 为线圈单位长度的匝数,V 为线圈的体积,可见当发生超导转变时,磁导率r μ发生变化,线圈的电感量也变化．利用超导转变时,线圈电感量变化来测量临界温度的方法,称为电感法．１.临界电流当通过超导线的电流超过一定的数值后,超导态便被破坏,转变为正常态,该电流I c 称为超导体的临界电流．当电流超过一定值后,所以能引起超导态到正常态的转化,其根本原因是由于电流所产生的磁场自场超过临界磁场引起的．各超导体临界电流的大小,除和超导材料组成和结构有关外,对同一种超导材料而言,与其截面积的大小和形状有关．２.测量方法及参考方案]3[所附分度值表．如用铜-康铜温差电偶,则必须利用铂电阻温度计在所使用的温区即77K~室温对铜-康铜温差电偶进行定标．通过样品的电流在毫安量级．本实验所用的高温超导样品是采用烧结工艺制备的多晶超导块材料,其结构式为Yba 2Cu 3O 7-δ,式中δ为与超导样品氧含量有关的系数,样品的转变温度约为92K 左右,由于该样品无法用焊接法直接引出引线,四引线发的四根引线是用铟丝将细银丝粘压在高温超导样品表面,然后再焊在接线片上．所有引线均由德银管引出与德银管上端的接线插座相连,并由接头接到测量电路．C T 装置的示意图若采用磁测量法测转变温度,可参阅本实验后所附参考文献,自己组装测量和调试测量装置．在科研工作中,由于研究工作的需要,往往要根据或参考别人的文献,并根据自己所需解决的问题和仪器设备条件,加以适当的改进,实现测量,这也是科研能力的训练．在以上测试中由于要用到低温容器与液氮,使用中必须注意遵守下列安全规则：１.所有盛放在低温液氮的容器都必须留有供蒸发气体逸出的孔道,以免容器内压力过大引起事故．２.液氮灌入玻璃杜瓦时,应缓慢灌入,避免骤冷引起杜瓦的破裂．灌注液氮采用专用液氮灌注器．３.实验中注意不要让液氮触及裸露的皮肤特别是眼睛,以免造成严重的冻伤．４.使用液氮时,室内应保持空气通畅,防止液氮的大量蒸发造成室内缺氧．因为氧含量低于14%~15%,会引起人的昏厥．实验内容1.高温超导样品的准备本实验提供的高温超导样品,是用一般陶瓷烧结工艺制备的,先按照1：2：3的理想配比,将氧化钇、氧化铜和碳酸钡的分析纯粉末混合,然后经过研磨、预烧、压片和烧结等工艺制成直径为12mm 、厚度为1mm 的超导圆片,结构式为Yba 2Cu 3O 7-δ．经切割后成为2mm ×1mm 截面的条形试样．粘压引线的方法如下：把从铟丝上切割下的铟粒新鲜面用削尖的竹简压贴在试样的表面,银引线的一端置于压贴好的新鲜铟面上,上端再用新鲜的铟粒面压贴固定,这样可形成良好的欧姆接触．可用万用表检查接点是否良好．2.用四引线法测量高温超导样品的临界温度,求出几个特征温度．根据提供的测试仪器和设备,决定测量方案和测试线路,选择测量参数和操作步骤,完成测量．3.测量所提供样品的临界电流,计算临界电流密度．4.参阅参考文献,用磁测量法测量临界温度,同学也可根据迈斯纳效应的特点,设计其他观察研究迈斯纳效应的实验方法．参考文献1.真空玻璃杜瓦；2.德银管；3.外套筒；4.超导样品；5.恒温紫铜块；6.液氮；7.铂电阻温度计；8.接线1章立源等．超导物理．北京：电子工业出版社,2贾起民,郑永令．电磁学下册．上海：复旦大学出版社,——1903戴乐山．温度计量．北京：中国计量出版社,——1904吕斯骅,朱印康．近代物理实验技术．北京：高等教育出版社,5俞永勤等．频率法在高温超导体中的应用．低温与超导,1989,174：39——42。

实验报告学院：专业：班级：姓名：学号：完成时间：高温超导转变温度的测定【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.学习使用FD-RT-II 型高温超导转变温度测量仪；【实验原理】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 ρ 与温度T 的关系可表示为： 50AT +=ρρ （1） 式中ρ0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ρ0。

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 / 4π。

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）临界磁场图2 汞的零电阻现象图3 正常－超导转变T ρ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 电 阻 ︵ Ω T (K) ρT 转 T C ∆T C 完全转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 。

实验4. 4 高临界温度超导体临界温度的电阻测量法一、引言早在1911年荷兰物理学家卡麦林·翁纳斯（Kamerlingh-Onnes）发现，将水银冷却到稍低于4.2K时，其电阻急剧地下降到零。

他认为，这种电阻突然消失的现象，是由于物质转变到了一种新的状态，并将此以零电阻为特征的金属态，命名为超导态。

1933年迈斯纳（Meissnner）和奥森菲尔德（Ochsenfeld）发现超导电性的另一特性：超导态时磁通密度为零或叫完全抗磁性，即Meissnner效应。

电阻为零及完全抗磁性是超导电性的两个最基本的特性。

超导体从具有一定电阻的正常态，转变为电阻为零的超导态时，所处的温度叫做临界温度，常用T c表示。

直至1986年以前，人们经过７０多年的努力才获得了最高临界温度为23K的Nb3Ge超导材料。

1986年4月，Bednorz和Müller创造性地提出了在Ba-La-Cu-O 系化合物中存在高T c超导的可能性。

1987年初，中国科学院物理研究所赵忠贤等在这类氧化物中发现了T c=48K的超导电性。

同年2月份，美籍华裔科学家朱经武在Y-Ba-Cu-O系中发现了T c=90K的超导电性。

这些发现使人们梦寐以求的高温超导体变成了现实的材料，可以说这是科学史上又一次重大的突破。

其后，在1988年1月，日本科学家Hirashi Maeda 报道研制出临界温度为106K的Bi-Sr-Ca-Cu-O系新型高温超导体。

同年2月，美国阿肯萨斯大学的Allen Hermann和Z. Z. Sheng等发现了临界温度为106K的Tl-Ba-Ca-Cu-O系超导体。

一个月后，IBM的Almaden又将这种体系超导体的临界温度提高到了125K。

1989年5月，中国科技大学的刘宏宝等通过用Pb和Sb对Bi的部分取代，使Bi-Sr-Ca-Cu-O 系超导材料的临界温度提高到了130K。

这是迄今所报道的最高的临界温度。