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如何计算超导转变温度，劳驾方家详述。
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超导转变温度测量实验 右键另存 http://wlx.sru.jx.cn/wlx/srsywlsyzx/jindai/jiangyi/15.doc 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（图一）。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TC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。1986年4月他们首先发现了35K的超导迹象，并确定了相应于这种超导相为K2NiF4结构。从此一条新的道路打开了。 1987年初液氦温区超导体的发现震动了整个世界，人们称之为20世纪最重大的科学技术突破之一，它预示着一场新的技术革命，同时也为凝聚态物理学提出了新的课题。 1987年2月中美两国科学家独立地发现在Y-Ba-Ca-O体系中具有LN2温区的超导性。1988年3月，美日中科学家在法国科学家Ravue工作基础上，在T1-Ba-Ca-Cu-O体系中又将超导体的临界温度提高到了天然气液化的温区即高于110K。目前最高的超导转变温度为125K（TI2B2Ca2Cu3Qy）。短短两年把超导转变温度提高了100K，这是科学史上的奇迹！ 为了使高温超导体尽快得以应用，必须要使材料的性能稳定，当前遇到的是使材料成材的困难、韧性差、电流密度低（只有104-10 5A/cm2）。尽管在准单晶薄膜样品中，其临界电流密度已达10 6A/cm2，但绝大部分是多晶材料，由于晶界的影响不能很好用于实际。最近B i和T1化合物的发现，它们的性能稳定使超导电子学和半导体工业相结合的综合应用的可能性大大增加了，如用于计算机芯体的连线。总之高温超导体在低温超导体所能应用方面都显出其潜在的应用价值。 实验目的 了解超导体的最基本特性以及判定超导态的基本方法 掌握用测量超导体电阻——温度关系测定转变温度的方法 了解获得液氦温区温度的基本方法 实验原理 |
2楼2009-05-18 08:36:15
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1911年荷兰科学家卡麦林·翁纳斯在一次实验中，把水银冻成固体状态，当温度 低至一269~C时，水银的电阻忽然消失了，从而发现“超导现象”。人们把某种材料从 有电阻开始变为无电阻的温度，称为超导转变温度。超导转变温度以绝对零度 (-273℃)为基点计算。绝对零度以上多少度就表示多少K。因此水银的转变温度是 4K。一般来说，超导体的转变温度越高，实用价值越大。各国科学家都在探索转变温 度高的超导材料，令人鼓舞的是，1987年2月14日，中国科学院宣布我国科学家首 次发现在液氮温区100K以上条件下的超导材料。这一发现将对电子和仪器工业发生 重大影响。举例说吧：目前世界上的电能约有四分之一损耗在运输线路上，如果使用 没有电阻的超导材料做输电路线，再用一些绝热技术，就可以消除输电线路上的损 耗，实际上等于增加了发电量。低温超导技术在制造“超导磁体”方面也很有成效。 把超导金属线绕成圈，降至超导低温后再通上电流，利用电流的磁效应就制成了超导 磁体。超导磁体没有损耗，很容易产生强磁场，而且节省电力，5万高斯的强磁场只 需几百瓦功率的电源。通常一个产生5万高斯磁场的磁体的重量达20吨。而超导磁 体重量只有几公斤，就是再加上致冷设备，也还是轻得多。 |
3楼2009-05-18 08:38:58