高温超导 实验报告
高温超导实验报告
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.。
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。
高温超导材料的实验合成和测试结果
高温超导材料的实验合成和测试结果高温超导材料一直以来都是材料科学领域的研究热点之一。
超导材料的特殊性质使之在能源传输、磁共振成像等领域具有广泛应用的潜力。
本文将重点介绍最新的高温超导材料的实验合成和测试结果，以加深对这些材料特性和性能的理解。
一、实验合成高温超导材料的合成是超导材料研究的重要组成部分。
科研人员通过不断改进合成方法，致力于寻找新的高温超导材料。
目前，钕铜氧（Nd-Cu-O）、钇铜氧（Y-Cu-O）和铋钡钡铜氧（Bi-Sr-Ca-Cu-O）是最常见的高温超导材料。
钕铜氧（Nd-Cu-O）是一种具有较高临界温度的超导材料。
其合成过程通常采用固相法或溶胶-凝胶法。
固相法以粉末为原料，在高温煅烧条件下进行反应，通过氧化物的相互作用形成超导材料。
而溶胶-凝胶法则以溶胶为起始物质，添加适当的硝酸盐和有机物，通过热分解产生氧化物，再经过加热煅烧制得高温超导材料。
钇铜氧（Y-Cu-O）是一种具有较高临界温度和丰富晶体结构的高温超导材料。
它的合成过程主要分为两步：首先是制备钇铜混合氧化物，然后通过高温炉烧结得到超导材料。
这种方法可以控制材料的晶体结构和纯度，从而影响其超导性能。
铋钡钡铜氧（Bi-Sr-Ca-Cu-O）是一种由多个元素组成的超导材料，具有较高的超导转变温度。
其合成功法一般采用固相法。
科研人员通过钡预热处理和氧化处理，先后在高温下进行反应，制备超导材料。
此外，一些新的化学合成方法如溶胶技术、熔融法和物理气相沉积法也被用于制备铋钡钡铜氧超导材料。
二、测试结果高温超导材料的性能测试对于研究其超导性能和机制非常重要。
最主要的测试方法是测量超导材料的临界温度和临界电流密度。
临界温度是指材料在特定条件下从超导态转变为正常态的温度。
通常采用四探针测量法来测量临界温度。
该方法通过在超导材料上施加电流，并通过探针测量材料的电阻来确定临界温度。
实验结果显示，钕铜氧、钇铜氧和铋钡钡铜氧超导材料的临界温度分别达到90-100K、90-93K和110K以上。
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。
实验研究高温超导体的电磁性质
实验研究高温超导体的电磁性质高温超导体是一种能够在相对较高温度下实现超导的材料。
这样的材料有着极大的应用前景，比如在电力输送、医疗诊断和科学研究等领域。
然而，高温超导体的电磁性质一直以来都是一个令科学家们头痛的问题。
为了解决这个问题，不少实验研究都在不断地进行中。
在探究高温超导体的电磁性质之前，我们先来了解什么是超导。
超导是指某些物质在低温下完全没有电阻，并且在电磁场作用下表现出磁场排斥现象的一种物理现象。
超导材料中的电子会在形成新的状态，即超导态，使电流能够无限制地流动而不遭遇电阻。
因此，超导材料具有非常大的实用价值，尤其在能源管道输送和磁共振成像等领域。
高温超导体则指能够在室温下或接近室温的温度下（相对于传统超导体而言）实现超导的材料。
这样的材料具有较高的超导临界温度，这也是高温超导体之所以能够在相对较高的温度下实现超导的关键。
然而，高温超导体的电磁性质是相对复杂的。
在高温超导体中，磁场和电流的作用会相互影响，因此高温超导体的磁化率和电阻率等性质会随温度和磁场的变化而变化。
为了更好地探究这些性质，科学家们进行了一系列的实验研究。
其中一个比较重要的实验研究是电磁感应测量。
通过给高温超导体施加外部磁场，并将其置于一定的温度条件下，可以观察到高温超导体发生超导现象时磁通量的变化。
这种实验可以测量高温超导体磁通量和磁场的关系，从而推导出高温超导体的磁化率和临界电流密度。
另一个比较常见的实验是交变磁场实验。
通过施加交变磁场，并测量高温超导体的交流电阻，可以获得高温超导体在不同频率下的电阻率。
这项实验的结果可以帮助科学家更好地理解高温超导体的电阻特性，并指导高温超导体材料的设计和制备。
除了这些实验，还有一些其他的研究方法在高温超导体的电磁性质研究中也起到了重要的作用。
比如，基于超导量子干涉的实验、磁化率测量、关于高温超导体的热输运性质等实验等。
总的来说，高温超导体的电磁性质是一个困难而又重要的问题。
科学家们通过实验研究不断地探索和突破，为高温超导体应用的推进提供了重要的理论和实践基础。
高温超导实验
图2第Ⅰ类超导体临界磁场随温度的变化
在Tc以下，临界磁场Hc(T)随温度下降而增加。这种超导体称为第Ⅰ类超导体。
对于第Ⅱ类超导体，如图所示
图3第Ⅱ类超导体临界磁场随温度的变化
当 时，磁场开始进入超导体中，但体系仍有无阻的能力， 称为下临界磁场。当 ，磁场进入超导体越来越多，超导态逐渐转化为正常态， 称为上临界磁场。 区域的状态为混合态。高温超导体为第Ⅱ类超导体。
由图可见，实验测量中，在液氮正常沸点到室温温度范围内，硅二极管电阻与温度具有良好的线性关系，这与理论曲线是相符合的。通过记录室温下的硅二极管两端电压和标准电阻的电流，可算出室温下硅二极管电阻的值为5.116KΩ，电阻率随温度的下降而增大。需要指出的是，在温度降低到一定程度时，由于导线热胀冷缩，使得硅二极管断路，无法记录之后的数据，但线性关系还是很明显的。
4.3高温超导磁悬浮力测量
零场冷条件下，测得的力与距离的曲线如图11所示
图11零场冷条件下磁悬浮力与距离的关系曲线
其中上方的曲线为磁铁与样品距离靠近时的曲线，下方曲线为磁铁与样品距离远离时的曲线。根据演示实验，零场冷时，两者之间产生排斥作用。当距离较远时，超过作用力范围，因而无作用力，随着距离越来越小，斥力越来越明显。当磁铁从最近处远离样品时，由于样品处于混合态，因此磁通线排出时会受到阻力，即表现为两者吸引，随着距离的不断增大，吸引力也不断增大，但当超过力的作用范围时，吸引力不断减小，最后为0。
2.2电阻温度特性
2.2.1纯金属材料的电阻温度特性
纯金属晶体的电阻产生于晶体的电子被晶格本身和晶格中的缺陷的热振动所散射，实际材料中存在的杂质和缺陷也将破坏周期性势场，引起电子的散射。
铂金属与温度的关系在液氮正常沸点（77.4K）到室温温度范围（288.16K）内，具有良好线性。铂电阻温度计是符合13.8-630.74K温度范围的国际实用基准温度计。
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。
高温超导实验报告
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部磁场。
当磁场达到一定值时，它在能量上更有利于使样品返回正常态，允许有磁场穿过，即破坏了超导电性。
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不同的材料，电阻率随温度的变化有很大的差别，它反映了物质的内部属性，是研究物质性质的基本方法之一。当温度高于绝对温度时，在金属中，电子的定向运动受到晶格的散射而呈现出电阻。研究表明，当（T/）>0.5时，金属的电阻正比于温度T，其中是德拜温度。
上述结论是对纯金属而言，而实际上金属存在杂质、缺陷、位错等，它们会对金属造成附加电阻，这部分电阻近似地与温度无关。在金属的纯度很高时，金属的总电阻率可表示为
图一四端接线法
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。
实 验 报 告
姓 名：张伟楠班 级：F*******学 号：*******108实验成绩：
同组姓名：周元剑实验日期：2008.10.13指导老师：助教17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。
A1.198940.00313
B-0.002351.71294E-5
------------------------------------------------------------
RSDNP
------------------------------------------------------------
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。
Y = A + B * X
ParameterValueError
------------------------------------------------------------
A1.197040.00227
B-0.002731.24732E-5
------------------------------------------------------------
2
93.42
94.16
94.41
94.65
95.39
3
0.882
0.894
0.924
0.936
0.964
3
110.42
110.91
111.40
111.89
112.14
4
0.838
0.852
0.887
0.900
0.933
4
126.67
127.16
127.66
127.90
128.15
5
0.790
0.808
0.762
0.806
0.824
0.865
0.882
6
55.0
55.1
55.2
55.3
55.4
7
0.692
0.714
0.763
0.783
0.829
7
62.0
62.0
62.1
62.2
62.2
8
0.638
0.660
0.713
0.734
0.785
8
69.1
69.5
69.8
70.1
70.3
9
0.590
0.615
说明：其中每组的第6个数据点的测量有较大的误差，所以在图中删去。
ORIGIN直线拟合结果如下：
[2008-10-13 20:34 "/Graph1" (2454752)]
Linear Regression for Data1_F:
Y = A + B * X
ParameterValueError
------------------------------------------------------------
RSDNP
------------------------------------------------------------
-0.999910.0025611<0.0001
------------------------------------------------------------
[2008-10-13 20:35 "/Graph3" (2454752)]
-0.999930.002311<0.0001
------------------------------------------------------------
[2008-10-13 20:35 "/Graph2" (2454752)]
Linear Regression for Data1_G:
0.568
0.638
12
97.5
97.5
97.6
97.6
97.6
将Pt100电压换算成温度之后的数据表如下：
UPN(V)
T( )
序号
5
50
序号
5
50
1
0.976
0.986
1.007
1.015
1.035
1
76.43
76.43
76.43
76.43
76.43
2
0.927
0.937
0.962
0.972
0.996
A1.195080.00204
B-0.002841.11945E-5
------------------------------------------------------------
RSDNP
------------------------------------------------------------
4热电偶
1821年塞贝克发现由两种不同金属组成的封闭回路，当两个接点的温度不同时，电路中会出现电动势，这个现象称为塞贝克效应。其产生的电动势称为热电势或温差电势。热电偶温度计的基本原理就是物理中的塞贝克效应。
图2热电偶
热电偶基本结构如图2所示。它由两种金属导线A、B组成，导线A的一端与导线B的一端焊接，形成热电偶的工作端，用它与被测物体保持热接触，焊点的温度为T1。用来连接测量仪表的两根导线C是同样的材料，与热电偶的自由端连接，自由端的温度T2稳定不变，所以又称为参考端。参考温度可以是水的三相点（273.16K），液氮（LN）的沸点（77.35K），或液氦（ ）的沸点（4.2K）等。如果热电偶工作端与参考端的温度不等，则有温差电动势产生。温差电势的大小只与工作端与参考端的温差及电极材料有关，与电极的长度，直径无关。
0.847
0.862
0.899
5
143.91
144.16
144.40
144.65
145.14
6
0.762
0.806
0.824
0.865
0.882
6
161.15
161.40
161.64
161.89
162.14
7
0.692
0.714
0.763
0.783
0.829
7
178.39
178.39
178.63
178.88
------------------------------------------------------------
RSDNP
------------------------------------------------------------
-0.99980.0032411<0.0001
------------------------------------------------------------
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。
在液氮温度以上时， ，因此有 。例如，铂的德拜温度为225 K，在63 K到室温的范围内，其电阻近似地正比于温度T。但精密的测量会发现它们偏离线性关系。
在液氮正常沸点温度到室温的中A，B是不随温度变化的常数。
铂的性能稳定，电阻的温度系数较高，不易氧化，线性好，复现性好，常被用作温度的精密测量，其测量范围的低温端可达13.81 K。
对上式两边取对数，整理后得到
在正常情况下， ，可见
即V将随着T的升高而减小，在流过电流不变的情况下，近似一条直线．图4给出了PN结在不同电流下两端电压与温度的关系，从图中可看出：当电流不同时，曲线的斜率也不同，若外延到 ，它们相交与一点，对应的电压就是Vg．由图可知，二极管PN结能在很宽的范围内测量温度，但由于制造工艺关系，其一致性不是很好，斜率不能唯一确定．