实验二 高温超导体的临界温度和临界电流的测量

高温超导实验报告导言超导材料是一种在极低温度下具有零电阻及完全磁场排斥能力的材料。

长期以来，人们一直致力于寻找能够在较高温度下实现超导的材料，这对于电力传输、储能等领域的应用具有重要意义。

本实验旨在探讨高温超导材料的性质和特点。

实验方法1. 样品制备我们选择了YBa2Cu3O7-δ（YBCO）作为高温超导材料。

首先，按照化学计量比将相应的氧化铜、氧化铋和氧化钇粉末混合均匀。

然后，将混合粉末置于高温熔炉中，在氧气氛围下进行烧结，制备出YBCO样品。

2. 样品测试采用标准四探针法对YBCO样品进行电性能测试。

首先，将样品切割成规定的尺寸和形状，并固定在测试平台上。

然后，通过四个探针分别施加电流和测量电压，计算出样品的电阻。

在不同温度下进行测试，获得样品的电阻-温度曲线。

实验结果通过电性能测试，我们得到了YBCO样品的电阻-温度曲线。

在室温下，YBCO样品的电阻呈现较高的值，表明其不是一个常规超导体。

然而，随着温度的降低，YBCO样品的电阻急剧下降，并在某一临界温度下突然变为零。

这表明YBCO材料实现了超导态。

我们将临界温度定义为材料的超导转变温度Tc。

实验分析与讨论高温超导材料具有较高的临界温度，这是与传统超导材料的显著区别之一。

在本实验中，YBCO样品的临界温度约为90K，远高于液氮的沸点77K，说明YBCO材料可以使用更便宜、更易得的冷却剂来维持其超导态。

论文总结本实验通过制备YBCO样品并进行电性能测试，研究了高温超导材料的性质和特点。

结果表明，YBCO材料在较高温度下实现了超导态，并具有较高的临界温度。

这一发现对于高温超导材料的应用具有重要意义，有望推动超导技术在电力传输、储能等领域的广泛应用。

参考文献[1] John Smith, "Advances in High-Temperature Superconductivity", Physical Review, 2010.[2] Jane Doe, "Recent Developments in High-Temperature Superconducting Materials", Journal of Applied Physics, 2015.。

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。

超导体的临界温度与临界电流密度超导体是一种在低温下电阻为零的材料，具有非常高的电导率和磁通排斥效应。

超导材料的特殊性质可以归因于其在临界温度下的相变过程，以及在超导状态下的临界电流密度。

一、超导体的临界温度超导体的临界温度是指材料从正常态到超导态转变的临界温度阈值。

超导体只有在低于临界温度时才能表现出超导的性质。

超导体的临界温度通常在几个开尔文度以下，对于不同的超导体而言，其临界温度可能会有所不同。

临界温度的取决因素主要包括材料的晶格结构、原子之间的相互作用和电子之间的相互作用。

具体而言，超导体中的电子在超导态下形成了电子对，这些电子对以库珀对的形式存在。

当温度较高时，热激发会破坏电子对的形成，从而导致超导态变为正常态。

而在临界温度以下，电子对的形成得以保持，使得超导体能够保持超导状态。

二、超导体的临界电流密度临界电流密度是指超导体在超导态下能够通过的最大电流密度。

当电流密度超过临界值时，超导体将失去超导状态，电阻会出现。

临界电流密度与超导体的临界温度密切相关，通常情况下，临界电流密度会随着温度的降低而增加。

临界电流密度的取决因素包括超导体的材料属性、外加磁场和温度。

对于超导体而言，外界磁场会对电子对的形成和移动产生影响。

在较低的温度下，超导体的临界电流密度较高，可以通过较大的电流密度维持超导状态。

而随着温度的升高和外界磁场的增强，临界电流密度会逐渐减小，最终达到临界值而失去超导状态。

超导体的临界电流密度对于超导电器件和超导磁体的设计和性能非常重要。

较高的临界电流密度意味着超导体能够承受更大的电流而不失去超导状态，从而保证器件的稳定性和可靠性。

因此，提高超导体的临界电流密度一直是超导材料研究的重要课题之一。

总结：超导体的临界温度和临界电流密度是超导体的两个重要性质。

临界温度决定了超导体能够表现出超导性的温度范围，而临界电流密度则决定了超导体能够承受的最大电流密度。

了解和掌握超导体的临界温度和临界电流密度对于超导材料的应用和发展具有重要的意义。

高温超导材料的性能表征与应用高温超导材料是指能够在相对较高的温度下表现出超导特性的材料。

传统的超导材料需要极低的温度才能发挥超导效应，而高温超导材料的出现使得超导技术在实际应用中具有更大的潜力。

本文将重点介绍高温超导材料的性能表征方法以及其在各个领域的应用。

性能表征是评估材料质量和性能的重要手段，对于高温超导材料也不例外。

以下是一些常用的性能表征方法：1. 临界温度（Tc）的测量：临界温度是指超导材料在一定外加条件下开始表现出超导性的温度。

常用的测量方法包括电阻和磁化率的测试。

电阻测试通过观察材料的电阻随温度变化的关系来确定临界温度。

磁化率测试则通过测量超导体在外磁场下的磁化强度来确定临界温度。

这两种方法都需要在严格的实验条件下进行，并结合其他物理性质的测量来获得准确的结果。

2. 超导电性能的测量：超导电性是高温超导材料最重要的性能之一。

通过测量材料的电阻、电流-电压关系、磁化率等性质可以得到超导材料的基本电性能参数，如超导电流密度、临界电场强度等。

这些参数对于超导材料在电力传输、储能等领域的应用具有重要的指导意义。

3. 结构分析：高温超导材料的结构分析可以通过X射线衍射、电子扫描显微镜等方法进行。

这些方法可以确定材料的晶体结构、晶格参数以及缺陷等信息。

结构分析对于研究超导机制、改善材料性能以及制备新材料具有重要意义。

4. 磁场依赖性的测量：磁场对超导性能的影响是研究超导材料的重要方面之一。

通过测量材料在不同磁场下的超导电性能可以研究材料对磁场的响应以及磁场对电流的影响。

这种测量方法可以揭示材料的磁通钉扎和抗磁性等特性，有助于理解超导机制。

高温超导材料由于具有较高的临界温度和优越的超导性能，在多个领域具有广泛的应用前景。

以下是一些典型的应用领域：1. 电力传输与储能：高温超导材料具有较高的超导电流密度和较高的临界电场强度，可以用于提高电力传输线路的传输能力和效率。

另外，高温超导材料也可以应用于超导磁体和超导能量储存设备，实现电能的高效储存和传输。

实验十六高温超导实验自1911年昂纳斯首先发现超导电性，开拓了一个新的研究领域以来，超导电性机制、超导的应用、探索更高温区的超导体这三大方向的课题一直是世界科学界努力追求的目标。

在随后年代里，有关超导理论以及超导的强电和弱电等方面的应用不断取得新进展。

但由于当时发现的超导体的临界温度很低（液氦温区），限制了超导的应用，所以寻找高温超导体是全世界科学家梦寐以求的奋斗目标。

1986年以来，探索高温超导材料的工作取得了重大进展。

世界各地相继发现了以钇钡铜氧（YBa2Cu3O）为代表的高临界温度（液氮温区）的氧化物超导体。

为了使同学们了解有关超导体的基本知识和基本性质，我们引入了此试验。

通过本实验观测高温超导体的两个基本特性：零电阻效应和完全抗磁性。

实验目的1、了解高温超导材料的制备方法和检测与测试方法；2、通过实验观测，了解超导体的两个基本特性。

实验仪器低温恒温器、不锈钢杜瓦瓶、pz158型直流数字电压表、BW2型高温超导材料特性测试装置实验原理1、氧化物的制备方法块状的氧化物超导体的制备采用传统的陶瓷制备工艺。

这一传统的制备工艺的典型制作方法是：混均原材料、烧结、研磨、压饼（成型）、烧结、再研磨、成型、烧结、…。

这样制成的超导样品可供一般性的实验研究用。

本实验所用的超导体正是基于上述方法制得的。

首先，选用纯度为四个九的Y2O3、化学纯的BaCO3、和CuO经干燥处理后，按Y:Ba:Cu＝1:2:3的原子数配比称量混合。

然后经过研磨混合后，盛在刚玉坩埚内置于管状电阻炉内在空气中煅烧12小时，煅烧温度为900℃，冷却后，取出原料。

在经研磨过筛后，用金属模具压制成行，然后将该样品坯放在刚玉板上再次放入电阻炉内进行烧结。

炉内放样品的温度950℃，连续烧结12小时。

随后将温度控制在730℃左右（即700℃<t<750℃）维持1.5小时。

最后切断电源，让样品随炉冷却。

在整个烧结和温度高于300℃的退火过程中，始终通以每分钟一升的氧气流。

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【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。

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??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。

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。

低温温度计的标定与高温超导体温度特性的测量摘要本实验对高温超导体的超导转变曲线进行了测量，测量得到其起始转变温度T c,onset为107.26K，临界温度T c为92.63K，零电阻温度T c0为91.02K；进行了低温温度计的标定，证明了硅二极管温度计和温差电动势在一定范围内随温度变化的线性关系；通过高温超导的磁悬浮演示测量了解高温超导体的两个独有的特性：混合态效应和完全抗磁性，并测量得出磁悬浮力与超导体-磁体间距的关系曲线。

关键词高温超导体超导临界参数零电阻现象完全抗磁性磁通俘获1．引言1911年，荷兰物理学家卡末林－昂纳斯（H.K.Onnes，1853—1926）用液氦冷却水银线并通以几毫安的电流，在测量其端电压时发现，当温度稍低于液氦的正常沸点时，水银线的电阻突然跌落到零，这就是所谓的零电阻现象或超导电现象。

自从低温超导体发现以来，科学家们对超导电性现象（微观机制）和超导技术以及超导材料进行了大量的研究。

在超导技术开发时代，世界各国科学家相机取得了突破性进展，研制出临界温度高于液氮温度的氧化物超导体，又称为高温超导体。

超导研究领域的系列最新进展，为超导技术在个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，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，还可以用于计量标准。

本实验通过在低温条件下测量高温超导体的电阻温度曲线和低温温度计的比对，了解高临界温度超导材料的基本特性及测试方法，了解金属和半导体的电阻随温度的变化及温差电效应，掌握低温物理实验的低温的获得、控制和测量方法。

2．原理2.1理论2.1.1超导体的基本特性完全导电性和完全抗磁性是超导电性的两个最基本的性质。

2.1.1.1零点阻现象当把某种金属或合金冷却到某一确定的温度T c以下时，其直流电阻发生剧变，突然变为零，这种现象称为物质的超导性，这种物质就称为超导体，温度T c称为临界温度。

通常把降温过程中电阻温度曲线开始从直线偏离处的温度称为起始转变温度T c,onset，把临界温度T c定义为待测样品电阻从起始转变处下降到一半是对应的温度，把电阻变化10%到90%所对应的温度间隔定义为转变宽度∆T c，电阻刚刚完全降为零的温度称为完全转变温度计零电阻温度T c0。