【高温超导转变温度测定】
高温超导转变温度是指某些特定材料从正常态转变为超导态的临界温度,这个温度点以下,材料表现出零电阻和完全抗磁性等超导特性。本实验主要涉及使用FD-TX-RT-II高温超导转变温度测定仪来测量氧化物超导体YBaCuO的超导临界温度。
**一、高温超导转变温度测量原理**
1. **零电阻现象**:当导体冷却到一定程度,其直流电阻会突然降至零,这称为零电阻现象。
2. **转变温度TC**:在零电阻现象发生的温度即为转变温度TC,此时样品的电阻R变为零。
3. **超导产生条件**:超导状态的形成需要满足几个条件,包括样品中存在直流电,以及样品的温度低于临界温度TC,此时样品电阻R突然降为零。
**二、实验仪器与测量方法**
1. **FD-TX-RT-II高温超导转变温度测定仪**:由低温液氮杜瓦、实验探棒和前级放大器以及测量仪主机组成,用于实现样品的变温和电阻测量。
2. **实验探棒**:装载超导样品和温度计,插入低温杜瓦中进行温度控制。
3. **低温液氮杜瓦**:用于存储液氮,提供低温环境。
4. **前级放大器**:放大样品上的电压信号,减少测量误差。
5. **测量仪主机**:显示样品电流、电压和温度计电压,并计算电阻值。
**三、样品电阻的测量技术**
- **四引线测量法**:为了减小引线电阻和接触电阻的影响,采用四根引线,两根作为电流线,两根作为电压线。这样可以独立测量样品电阻,而不会被引线电阻干扰。
**四、实验步骤**
1. **灌注液氮**:确保液氮的高度适中,可以通过碳棒探测来估算。
2. **连接电路**:正确连接放大器和主机的航空插头。
3. **记录数据**:观察主机上的数字电压表,记录样品电压和温度计电压。
4. **处理数据**:计算样品电阻R,并绘制R-T曲线,找出转变温度TC。
**五、思考问题**
1. **四引线法的优势**:四引线法使电流线和电压线分离,电流通过两根引线输入,电压则通过另外两根引线测量,从而避免了引线电阻和接触电阻对测量结果的影响。
2. **液氮制冷注意事项**:液氮温度极低,操作时需防止冻伤,同时要注意液氮的挥发和补充,保持杜瓦内的低温环境。
通过本实验,学生不仅可以了解高温超导转变温度测定仪的结构和使用方法,还能掌握液氮低温技术,进一步理解超导现象和测量技术。