文档介绍：. . -.
1
. 文档.
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根本特性；
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；
T
r0
r
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
图2 ***的零电阻现象
10-5W
电
阻
︵
W
︶
T (K)
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 r与温度T的关系可表示为：
〔1〕
式中r0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r0。
r
T
90%r0
50%r0
10%r0
起始转
变温度
TC
DTC
完全转
变温度
r0
图3 正常－超导转变
r
T
90%r0
50%r0
10%r0
起始转
变温度
TC
DTC
完全转
变温度
r0
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。
. . -.
1
. 文档.
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 / 4p。
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严密的联系。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外表屏蔽电流产生的磁通密度在导体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4 第I类超导体临界磁场
随温度的变化关系
0
TC
T
HC
H0
超导态
正常态
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部磁场。当磁场到达某一定值时，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 。如果超导体存在杂质和应力等，那么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围完成，和定义TC样，通常我们把H=H0/2相应的磁场叫临界磁场。
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，当电流到达某一临界值IC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IC ，相应的电流密度为临界电流密度JC 。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
. . -.
1
. 文档.
R0。
2．温度的测量：
温度的测量是低温物理中首要和根本的测量，也是超导性能测量中不可缺少的手段，随着科学技术