高温超导临界温度测量
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。
高温超导材料临界转变温度
实验 预习说明1．附录不必看，因为示波器改用Kenwood CB4125A 型，它的使用指南见实验室说明资料。
2．测量B-H 曲线，用示波器直接测出R 1上的电压值u 1（3.11.1）式和电容上电压值u C （）式。
3．由于R 1、R 2和C 值不确定，仍需要用教材方法标定B 0、H 0，但是（3.11.7）、（）式中L x 、L y 分别用标定时的电压u x 、u y 代替。
u x 、u y 为电压的峰峰值。
选做实验 高温超导材料临界转变温度的测定一．引言1911年荷兰物理学家卡默林翁纳斯(Kamerling Onnes)首次发现了超导电性。
这以后，科学家们在超导物理及材料探索两方面进行了大量的工作。
二十世纪五十年代BCS 超导微观理论的提出，解决了超导微观机理的问题。
二十世纪六十年代初，强磁场超导材料的研制成功和约瑟夫森效应的发现，使超导电技术在强场、超导电子学以及某些物理量的精密测量等实际应用中得到迅速发展。
1986年瑞士物理学家缪勒(Karl Alex Muller)等人首先发现La-Ba-Cu-O 系氧化物材料中存在的高温超导电性，世界各界科学家在几个月的时间内相继取得重大突破，研制出临界温度高于90K 的Y-Ba-Cu-O （也称YBCO ）系氧化物超导体。
1988年初又研制出不含稀土元素的Bi 系和Tl 系氧化物超导体，后者的超导完全转变温度达125K 。
超导研究领域的一系列最新进展，特别是大面积高温超导薄膜和临界电流密度高于105A/cm 2 Bi 系超导带材的成功制备，为超导技术在各方面的应用开辟了十分广阔的前景。
测量超导体的基本性能是超导研究工作的重要环节，临界转变温度T C 的高低则是超导材料性能良好与否的重要判据，因此T C 的测量是超导研究工作者的必备手段。
二．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。
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。
高温超导材料的性能表征与应用
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。
实验二 高温超导体的临界温度和临界电流的测量
实验二 高温超导体的临界温度和临界电流的测量在各种新材料特性研究中，其电特性的研究占有相当重要的地位，往往由此揭示新的物理规律和这些材料新的应用前景．追溯超导电现象的发现历史，就是在著名低温物理学家昂尼斯（K.Onnes ，1853-1926）的指导下，实现的氦的液化，达到4.2K 这个当时所能达到的最低温度后，探索在所达到的新的低温区内各种金属电阻变化规律，当选用纯汞作实验时，发现随着温度的下降，汞的电阻先是平缓地减小，而在 4.2K 附近，电阻在很窄的温区内，突然降为零．如图C.2.1所示．他把这种显示零电阻特性的物质状态定为“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K /图C.2.1汞的电阻与温度关系0=R C起始R R 9.05.0R 1.0R 图C.2.2转变宽度T ∆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 ∆，如图C.2.2所示．超导体的另一个重要电磁特性是完全抗磁性，即所谓迈斯纳效应．不论超导体是先降温到超导态再加磁场，还是先加磁场后降温，只要温度低于零电阻温度，置于磁场下超导体内的磁感应强度B 都恒等于零，磁场被排斥到超导体外面，该现象称为迈斯纳效应．该效应是超导体区别于理想导体的独有特性．由于磁感应强度B 和磁场强度H 有如下关系：H M x H B m r ⋅+==)1(0μμ （C.2.1）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：V n L r 20μμ= （C.2.2）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电阻法测临界电流最常用的方法是四引线法．四引线法示意图如图C.2.3所示，其中两图C.2.3四引线法端的电流引线与恒流源相连，用以检测超导样品的电压．当产生超导转变时，其电压降为零．采用四引线法的优点在于能够避免引线及接点电阻所引入的测量误差．由于数字电压表的输入阻抗很高，所以引线的接点的接触电阻均可忽略．用四引线法测超导转变温度的原理简图如图C.2.4所示．图中温度测量是用铜-康铜温差电偶，也可采用铂电阻温度计，铂电阻温度计电阻的对应关系见文献]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．实验中采用的低温装置是一种简易的真空玻璃杜瓦瓶，内盛液氮，低温可到达液氮温度．超导样品和测量用铂电阻温度计或铜-康铜温差电偶安装在测试探头上，如图 C.2.5所示．当把测试探头浸入液氮并达到热平衡时，恒温紫铜块、超导样品和温度计均达到液氮温度．提升探头至液氮以上，恒温紫铜块和超导样品同步逐渐升温，可测出超导样品输出电压随温度的变化曲线．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．临界电流的测量线路也可用图C.2.4说明，即只要把图C.2.4中的恒流源改用输出电压可调的稳压电源，毫安表改用额定电流为数安培的取样电阻就可以了．改变稳压电源的输出电压，即可改变电流，直到样品发生超导态到正常态的转变．本实验只要求测出液氮温区的临界电流．电路、仪器的配置和参数的选择由同学自己考虑选取．图C.2.4四引线法测量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，设计其图C.2.5低温装置图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.接线片.他观察研究迈斯纳效应的实验方法．参考文献[1]章立源等．超导物理．北京：电子工业出版社，1987.8[2]贾起民，郑永令．电磁学下册．上海：复旦大学出版社，1987.182——190[3]戴乐山．温度计量．北京：中国计量出版社，1987.182——190[4]吕斯骅，朱印康．近代物理实验技术．北京：高等教育出版社，1991.240[5]俞永勤等．频率法在高温超导体中的应用．低温与超导，1989，17（4）：39——42。
超导材料的性能测试及评估方法
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。
高温超导材料特性测试实验报告
高温超导材料特性测试物理学系0 安宇森【摘要】本次实验，我们利用液氮冷却测量了铜-康温差电偶的超导特性曲线。
通过对Pt电阻温度计的特性曲线的测量，确定超导临界温度。
最后，我们对磁悬浮现象以及抗磁性实验进行了观测。
【关键词】超导临界温度迈斯纳效应【Abstract】In this experiment, we use the liquid nitrogen to cool down the temperature and then we observe the superconductivity of the materials. Through the measurement of the pt thermometers, we find the critical temperature of the superconductor. At last , we observe the resistance of the magnet in the superconductor.【key words】superconductivity critical temperature Misner effect【引言】超导是指某些物质在一定温度条件下（一般为较低温度）电阻降为零的性质。
1911年荷兰物理学家H·卡茂林·昂内斯发现汞在温度降至4.2K 附近时突然进入一种新状态，其电阻小到实际上测不出来，他把汞的这一新状态称为超导态。
以后又发现许多其他金属也具有超导电性。
低于某一温度出现超导电性的物质称为超导体。
1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质——当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。
对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。
高温超导转变温度的测定
1986年期间由于在陶瓷材料镧钡铜氧（La-Ba-Cu-O）中发现了超导现 象，而且其临界温度为35K，使人们对超导现象有了新的认识。紧接 着中、日、美的一些科学家又发现了一系列临界温度更高的超导体， 据报道汞系如汞钡钙铜氧（Hg-Ba-Ca-Cu-O）临界温度已高达133K。 人们把那些临界温度高于液氮温度的超导材料称做高温超导体。现在 已发现的高温超导材料有上百种，可是高温超导的性质还无法用BCS 理论解释。其理论还远落后于实验。
3．超导体的临界参数:
临界温度TC:超导体必须冷却至某一临界温度以下才能保持其超导性。
临界电流密度JC:通过超导体的电流密度必须小于某一临界电流密度
才能保持超导体的超导性。
临界磁场HC:施加给超导体的磁场必须小于某一临界磁场才能保持超导
体的超导性。
※超导体的三个临界参数 它们与物质内部的微观结构 有关，这三个条件任何一个 被破坏，物质将失去超导状 态。
4.超导材料的电阻测量方法：目前采用的高温超导材料大
多是质地松脆的陶瓷材料,测量电极与被测材料很难作到非常良好的接触 ，为了消除接触电阻对测量的影响，常常采用四端子测量法，如右图.
由于是低温物理实验,其装置的原则 之一是必须尽可能减小室温漏热。
测量引线通常是又长又细，其电阻值要 有可能远远超过待测样品（如超导样品） 的阻值。
零电阻效应是对直流而言， 如果是交流电，则存在着交流损 耗而产生交流电阻。
2．完全抗磁性(称迈斯纳效应):是指当物质由正常态进入到
超导态后其体内的磁通量被完全排出体外即体内磁感应强度总是为零的 一种状态。这种状态的产生不管是先加磁场再降温还是先降温再加磁场.
零电阻效应与完全抗磁性这两个基本特性即相互独立又相互联系，单 纯的零电阻效应不能保证完全抗磁性的存在，可是它又是完全抗磁性存 在的必要条件。
高温超导实验技术的使用指南
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
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。
超导材料的超导临界温度测量方法
超导材料的超导临界温度测量方法引言超导材料是一类具有特殊电性质的材料，其在低温下可以表现出无电阻和完全排斥磁场的特性。
超导材料的超导临界温度是指材料在一定压力下开始表现出超导性质的温度阈值。
测量超导临界温度对于研究超导材料的性质和应用具有重要意义。
本文将介绍几种常见的超导临界温度测量方法。
一、电阻法电阻法是最常用的测量超导临界温度的方法之一。
其基本原理是通过测量超导材料的电阻随温度的变化来确定超导临界温度。
在超导临界温度以下，超导材料的电阻几乎为零，而在超导临界温度以上，电阻会急剧增加。
因此，通过绘制电阻与温度的关系曲线，可以确定超导临界温度。
二、磁化率法磁化率法是另一种常用的测量超导临界温度的方法。
磁化率是指材料对磁场的响应程度，可以通过测量材料在不同温度下的磁化强度来确定超导临界温度。
在超导临界温度以下，材料的磁化率会突然变为负值，而在超导临界温度以上，磁化率会逐渐趋近于零。
通过绘制磁化率与温度的关系曲线，可以确定超导临界温度。
三、热容法热容法是一种测量超导临界温度的间接方法。
其基本原理是通过测量超导材料在不同温度下的热容来确定超导临界温度。
在超导临界温度以下，材料的热容会出现明显的跳跃，而在超导临界温度以上，热容会逐渐趋近于常数。
通过绘制热容与温度的关系曲线，可以确定超导临界温度。
四、霍尔效应法霍尔效应法是一种测量超导临界温度的非常规方法。
其基本原理是通过测量超导材料在不同温度下的霍尔电压来确定超导临界温度。
在超导临界温度以下，材料的霍尔电压会急剧减小，而在超导临界温度以上，霍尔电压会逐渐趋近于零。
通过绘制霍尔电压与温度的关系曲线，可以确定超导临界温度。
五、磁滞回线法磁滞回线法是一种测量超导临界温度的直观方法。
其基本原理是通过测量超导材料在不同温度下的磁滞回线来确定超导临界温度。
在超导临界温度以下，材料的磁滞回线会变得非常窄，而在超导临界温度以上，磁滞回线会逐渐变宽。
通过观察磁滞回线的变化，可以确定超导临界温度。
实验报告_高温超导材料临界转变温度的测定
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。
试验八高温超导转变温度的测量
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。
高温超导材料临界转变温度的测定
高温超导材料临界转变温度的测定1911 年荷兰物理学家卡默林⋅翁纳斯(Kamerling Onnes)首次发现了超导电性。
这以后，科学家们在超导物理及材料探索两方面进行了大量的工作。
二十世纪五十年代BCS 超导微观理论的提出，解决了超导微观机理的问题。
二十世纪六十年代初，强磁场超导材料的研制成功和约瑟夫森效应的发现，使超导电技术在强场、超导电子学以及某些物理量的精密测量等实际应用中得到迅速发展。
1986 年瑞士物理学家缪勒(Karl Alex Muller)等人首先发现La-Ba-Cu-O 系氧化物材料中存在的高温超导电性，世界各界科学家在几个月的时间内相继取得重大突破，研制出临界温度高于 90K 的Y-Ba-Cu-O （也称YBCO ）系氧化物超导体。
1988 年初又研制出不含稀土元素的Bi 系和Tl 系氧化物超导体，后者的超导完全转变温度达125K 。
超导研究领域的一系列最新进展，特别是大面积高温超导薄膜和临界电流密度高于105A/cm 2 Bi 系超导带材的成功制备，为超导技术在各方面的应用开辟了十分广阔的前景。
测量超导体的基本性能是超导研究工作的重要环节，临界转变温度Tc 的高低则是超导材料性能良好与否的重要判据，因此Tc 的测量是超导研究工作者的必备手段。
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）零电阻现象我们知道，金属的电阻是由晶格上原子的热振动（声子）以及杂质原子对电子的散射造成的。
在低温时，一般金属（非超导材料）总具有一定的电阻，如图3-6-1所示，其电阻率ρ与温度T 的关系可表示为：50AT ρρ=+ (3.6.1)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。
高温超导实验报告
高温超导学号：姓名：实验日期：指导教师：【摘要】本实验主要研究了高温超导体的零电阻现象及迈斯纳效应。
测量了高温超导体的超导转变曲线，得到其起始转变温度T C,onset为99.82K，临界温度T C为92.99K，零电阻温度T C0为91.76K，转变宽度∆T C为3.78K。
对比了铂金属电阻与硅二极管电阻与温度的关系并测量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下的磁悬浮力情况，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迈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大量的研究。
超导科技发展大体分为三个阶段。
第一阶段（1911年——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——1985年）属于开展超导技术应用的准备阶段。
第三阶段（1986年——）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-O材料具有超导电性，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T C以下，其直流电阻突然降到零的现象。
其中，T C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。
高温超导转变温度的测定
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 。
4.4 高临界温度超导体临界温度的电阻测量法
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。
高温超导实验报告
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。
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高临界温度超导体临界温度的电阻测量法引言人们在1877年液化了氧，获得—183℃的低温后就发展低温技术。
随后，氮、氢等气体相继液化成功。
1908年，荷兰莱顿（L eiden）大学的卡麦林•翁纳斯（Ｋａｍｅｒｌｉｎｇｈ Ｏｎｎｅｓ）教授成功地使氦气液化，达到了4.2K的低温，三年后即在１９１１年翁纳斯发现，将水银冷却到４．15Ｋ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（Ｍｅｉｓｓｎｅｒ）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Ｍｅｉｓｓｎｅｒ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Ｔｃ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，贝德诺兹（Ｂｅｄｎｏｒｚ）和缪勒（Ｍüｌｌｅｒ）创造性地提出了在Ｂａ-Ｌａ-Ｃｕ-Ｏ系化合物中存在高Ｔｃ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Ｔｃ＝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Ｔｃ＝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ＨｉｒａｓｈｉＭａｅｄａ报导研制出临界温度为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ＡｌｌｅｎＨｅｒｍａｎｎ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。
在物理工作及材料探索工作的同时，应用方面也做了大量的工作，如超导量子干涉仪（SQUID）、超导磁铁等低温超导材料已商品化，而高温超导的发现，为超导应用带来了新的希望，而我国利用熔融织构法制备的Bi系银包套高Tc超导线材也已商品化。
参考资料[1]甘子钊、韩汝珊、张瑞明主编，氧化物超导材料物性专题报告文集，北京大学出版社，１９８８。
[2]Ｇ．Ｋ．Ｗｈｉｔｅ，ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎＬｏｗ ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｌａｒｅｎｄｏｎＰｒｅｓｓ，Ｏｘｆｏｒｄ，１９７９。
[3] 张礼主编，近代物理学进展，清华大学出版业，1997。
实验目的１．利用动态法测量高临界温度氧化物超导材料的电阻率随温度的变化关系。
２．通过实验掌握利用液氮容器内的低温空间改变氧化物超导材料温度、测温及控温的原理和方法。
３．学习利用四端子法测量超导材料电阻和热电势的消除等基本实验方法以及实验结果的分析与处理。
4．选用稳态法测量临界温度氧化物超导材料的电阻率随温度的变化关系并与动态进行比较。
实验原理1．临界温度Ｔc的定义及其规定超导体具有零电阻效应，通常把外部条件（磁场、电流、应力等）维持在足够低值时电阻突然变为零的温度称为超导临界温度。
实验表明，超导材料发生正常→超导转变时，电阻的变化是在一定的温度间隔中发生，而不是突然变为零的，如图4．4-1所示。
起始温度Ｔｓ（ＯｎｓｅｔＰｏｉｎｔ）为Ｒ—Ｔ曲线开始偏离线性所对应的温度；中点温度Ｔm（m ｉｄＰｏｉｎｔ）为电阻下降至起始温度电阻Ｒｓ的一半时的温度；零电阻温度Ｔ为电阻降至零时的温度。
而转变宽度ΔＴ定义为Ｒｓ下降到９０％及1０％所对应的温度间隔。
高Ｔc材料发现之前，对于金属、合金及化合物等超导体，长期以来在测试工作中，一般将中点温度定义为Ｔc，即Ｔc＝Ｔm。
对于高Ｔc氧化物超导体，由于其转变宽度ΔＴ较宽，有些新试制的样品ΔＴ可达十几Ｋ，再沿用传统规定容易引起混乱。
因此，为了说明样品的性能，目前发表的文章中一般均给出零电阻温度Ｔ（Ｒ＝０）的数值，有时甚至同时给出上述的起始温度、中点温度及零电阻温度。
而所谓零电阻在测量中总是与测量仪表的精度、样品的几何形状及尺寸、电极间的距离以及流过样品的电流大小等因素有关，因而零电阻温度也与上述诸因素有关、这是测量时应予注意的。
2.样品电极的制作目前所研制的高Ｔc氧化物超导材料多为质地松脆的陶瓷材料，即使是精心制作的电极，电极与材料间的接触电阻也常达零点几欧姆，这与零电阻的测量要求显然是不符合的。
为消除接触电阻对测量的影响，常采用图（二）所示的四端子法。
两根电流引线与直流恒流电源相连，两根电压引线连至数字电压表或经数据放大器放大后接至Ｘ-Ｙ记录仪，用来检测样品的电压。
按此接法，电流引线电阻及电极1、4与样品的接触电阻与2、3端的电压测量无关。
2、3两电极与样品间存在接触电阻，通向电压表的引线也存在电阻，但是由于电压测量回路的高输入阻抗特性，吸收电流极小，因此能避免引线和接触电阻给测量带来的影响。
按此法测得电极2、3端的电压除以流过样品的电流，即为样品电极2、3端间的电阻。
本实验所用超导样品为商品化的银包套铋锶钙铜氧高Tc超导样品，四个电极直接用焊锡焊接。
3．温度控制及测量临界温度Ｔc的测量工作取决于合理的温度控制及正确的温度测量。
目前高Ｔc氧化物超导材料的临界温度大多在６０Ｋ以上，因而冷源多用液氮。
纯净液氮在一个大气压下的沸点为７７．34８Ｋ，三相点为６3．14８Ｋ，但在实际使用中由于液氮的不纯，沸点稍高而三相点稍低（严格地说，不纯净的液氮不存在三相点）。
对三相点和沸点之间的温度，只要把样品直接浸入液氮，并对密封的液氮容器抽气降温，一定的蒸汽压就对应于一定的温度。
在７７Ｋ以上直至3００Ｋ，常采用如下两种基本方法。
` （1）普通恒温器控温法。
低温恒温器通常是指这样的实验装置。
它利用低温流体或其他方法，使样品处在恒定的或按所需方式变化的低温温度下，并能对样品进行一种或多种物理量的测量。
这里所称的普通恒温器控温法，指的是利用一般绝热的恒温器内的锰铜线或镍铬线等绕制的电加热器的加热功率来平衡液池冷量，从而控制恒温器的温度稳定在某个所需的中间温度上。
改变加热功率，可使平衡温度升高或降低。
由于样品及温度计都安置在恒温器内并保持良好的热接触，因而样品的温度可以严格控制并被测量（参见图4．2-８）。
这样控温方式的优点是控温精度较高，温度的均匀性较好，温度的稳定时间长。
用于电阻法测量时，可以同时测量多个样品。
由于这种控温法是点控制的，因此普通恒温器控温法应用于测量时又称定点测量法。
（2）温度梯度法。
这是指利用贮存液氮的杜瓦容器内液面以上空间存在的温度梯度来自然获取中间温度的一种简便易行的控温方法。
样品在液面以上不同位置获得不同温度。
为正确反映样品的温度，通常要设计一个紫铜均温块，将温度计和样品与紫铜均温块进行良好的热接触。
紫铜块连结至一根不锈钢管，借助于不锈钢管进行提拉以改变温度。
本实验的恒温器设计综合上述两种基本方法，既能进行动态测量，也能进行定点的稳态测量，以便进行两种测量方法和测量结果的比较。
4．热电势及热电势的消除用四端子法测量样品在低温下的电阻时常会发现，即使没有电流流过样品，电压端也常能测量到几微伏至几十微伏的电压降。
而对于高Ｔc超导样品，能检测到的电阻常在1０－5～1０－1Ω之间，测量电流通常取1至1０0mA左右，取更大的电流将对测量结果有影响。
据此换算，由于电流流过样品而在电压引线端产生的电压降只在1０－2～1０3μＶ之间，因而热电势对测量的影响很大，若不采取有效的测量方法予以消除，有时会将良好的超导样品误作非超导材料，造成错误的判断。
测量中出现的热电势主要来源于样品上的温度梯度。
为什么放在恒温器上的样品会出现温度的不均匀分布呢?这取决于样品与均温块热接触的状况。
若样品简单地压在均温块上，样品与均温块之间的接触热阻较大。
同时样品本身有一定的热阻也有一定的热容。
当均温块温度变化时，样品温度的弛豫时间与上述热阻及热容有关，热阻及热容的乘积越大，弛豫时间越长。
特别在动态测量情形，样品各处的温度弛豫造成的温度分布不均匀不能忽略。
即使在稳态的情形，若样品与均温块之间只是局部热接触（如不平坦的样品面与平坦的均温块接触），由引线的漏热等因素将造成样品内形成一定的温度梯度。
样品上的温差ΔＴ会引起载流子的扩散，产生热电势Ｅ。
Ｅ＝ＳΔＴ （1）Ｓ是样品的微分热电势，其单位是μＶ·Ｋ－1。
对高Ｔc 超导样品热电势的讨论比较复杂，它与载流子的性质以及电导率在费密面上的分布有关，利用热电势的测量可以获知载流子性质的信息。
对于同时存在两种载流子的情况，它们对热电势的贡献要乘一权重，满足所谓Ｎｏｒｄｈｅｉm-Ｇｏｒｔｅｒ法则。
B BA AS S S σσ+σσ= (2）式中ＳA 、ＳB 是A 、B 两种载流子本身的热电势，σA 、σB 分别为A 、B 两种载流子相应的电导率。
σ＝σA ＋σB 。
材料处在超导态时，Ｓ＝０。
为消除热电势对测量电阻率的影响，通常采取下列措施：（1） 对于动态测量。
应将样品制得薄而平坦。
样品的电极引线尽量采用直径较细的导线，例如直径小于０．1mm 的铜线。
电极引线与均温块之间要建立较好的热接触，以避免外界热量经电极引线流向样品。
同时样品与均温块之间用导热良好的导电银浆粘接，以减少热弛豫带来的误差。
另一方面，温度计的响应时间要尽可能小，与均温块的热接触要良好，测量中温度变化应该相对地较缓慢。
对于动态测量中电阻不能下降到零的样品，不能轻易得出该样品不超导的结论，而应该在液氮温度附近，通过后面所述的电流换向法或通断法检查。
（2） 对于稳态测量。
当恒温器上的温度计达到平衡值时，应观察样品两侧电压电极间的电压降及叠加的热电势值是否趋向稳定，稳定后可以采用如下方法。
① 电流换向法：将恒流电源的电流Ｉ反向，分别得到电压测量值ＵA 、ＵB ，则超导材料测电压电极间的电阻为I2|U U |R B A -= (4．4-3）② 电流通断法：切断恒流电源的电流，此时测电压电极间量到的电压即是样品及引线的积分热电势，通电流后得到新的测量值，减去热电势即是真正的电压降。
若通断电流时测量值无变化，表明样品已经进入超导态。
实验仪器１．低温恒温器实验用的恒温器如图（三）所示，均温块１是一块经过加工的紫铜块，利用其良好的导热性能来取得较好的温度均匀区，使固定在均温块上的样品和温度计的温度趋于一致。
铜套２的作用是使样品与外部环境隔离，减小样品温度波动。
提拉杆３采用低热导的不锈钢管以减少对均温块的漏热，经过定标的铂电阻温度计４及加热器５与均温块之间既保持良好的热接触又保持可靠的电绝缘。