3.超導體性能的測試
如前所示,超導體的性能很多,但表征超導材料的基本參量有:臨界溫度Tc、臨界磁場Hc、臨界電流Ic和磁化強度Mc。其中Tc、Hc是材料所固有的性能,由材料基體電子結構所決定的,很少受形變、加工和熱處理的影響,即Tc、Hc是組織結構不敏感的超導性能參數。而Ic對組織結構極為敏感。
在這些基本的參量測試中,臨界溫度Tc的測量十分重要,因此,現只討論臨界溫度Tc的測量。
測量臨界溫度Tc有不同的方法,如電阻法、磁測量法等。測量的方法不同,Tc也會得到不同的結果。
為了測出Tc,需要精確地進行溫度控制、溫度測量,并準確地測量出超導態-常導態轉變點。
目前,超導材料的Tc一般在0℃以下。因此首先要獲得低溫。如前所述,在4. 2K以下用液氦,在20K以下用液氫,在77K以下用液氮,而且一般采用減壓的方法來獲得。
(1)電阻測量法
電阻測量法是基于當樣品進入超導態時,電阻變為零的一種測量方法。樣品一般用線狀或帶狀,同時要求樣品內超導相是均質的,否則只能測出Tc較高的相的臨界溫度,而Tc較低
的相則測不出來。
(2)磁測量法
當超導材料存在不同的臨界溫度Tc相時,則不能用電阻法來測量Tc,因為在這種情況下,只能測出高Tc相的臨界溫度,而Tc較低的相則測不出來。在這種情況下可以采用磁測量法。
通過磁化率的變化來測量臨界溫度所用的電路是肖洛(Shawlow)電路。
伴隨著常導態-超導態轉變,樣品從順磁性轉變為抗磁性,樣品的磁化率將發生很大的變化。如果將樣品置于電容器C構成振蕩回路的線圈中,由于磁化率的變化,線圈的電感也要變化,可以用頻率計測出振蕩頻率的變化。用這種方法可以測出任何形狀、任何狀態下的樣品的臨界溫度,并且若同時存在有Tc不同相時,其Tc值可以分別測量出來。因此可以在一定程度上了解材料內部的組織狀態。
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