[发明专利]一种高温超导材料超导转变温度测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及超导电子学领域，具体的说，是一种用于测量高温超导材料超导转变温度的测量装置及测量方法。 

背景技术

高温超导材料制备技术目前发展已经比较成熟，而判断它们性能优劣的指标有转变温度Tc、临界电流特性Jc及超导表面微波电阻Rc等，超导转变温度Tc是衡量高温超导薄膜样品性能优劣的主要指标之一，具有高的超导转变温度点是超导材料及超导技术大规模应用的前提。 

目前测量高温超导材料超导转变温度的方法主要有两种：1)测量高温超导材料的电阻随温度的变化，即电阻转变为零时的温度点；2)根据迈斯纳效应测量高温超导材料随温度变化时的交流磁化率来确定。其中测量超导材料随温度变化的零电阻方法可以方便直观的看到被测样品在不同温度下的电阻值及电阻在某一温度点突然转变为零。之前测量超导样品的方法是采用液氮或液氦来提供低温环境，然后用移动样品架的方法来改变样品架及其上面被测高温超导材料样品位置以获得不同的温区，整个过程需要不断的移动样品架，由于人为移动的不确定性，就会造成在某一移动的过程中样品杆测量架幅度过大而造成其上的高温超导样品的温度变化过快或过慢，这样对采集处理系统提出了更高的严格要求，在某一过程需要采集更多的点。尤其是采用液氦进行测量时造价还比较昂贵，因此提供温度变化比较均匀且能连续从室温变化的基于制冷机的低温测量系统能很好的满足该要求。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种用来对高温超导材料性能优劣进行判断的，高温超导材料超导转变温度测量装置及测量方法，其测量精度高，可靠性高且自动化程度高。 

本发明一种高温超导材料超导转变温度测量装置，包括密闭的真空室、压缩制冷机、真空泵、恒流源、气瓶、电压测量仪及温度测量仪、采集处理系统、温度传感器、样品座。 

其中，样品座位于真空室内，用来放置被测高温超导材料；压缩制冷机用来为 高温超导材料制冷。真空泵用来对真空室内抽真空；气瓶用来向真空室内提供气体。温度传感器用来测量被测高温超导材料的温度，并将测量得到的被测高温超导材料当前温度发送给温度测控仪，通过温度测控仪显示当前真空室中被测高温超导材料的温度，并传送给采集处理系统。恒流源用来为被测高温超导材料施加电流；电压测量仪用来测量并显示被测高温超导材料两端的电压，将测量到的数据发送给采集处理系统。 

所述采集处理系统将温度测量仪、电压测量仪发送来的被测高温超导材料的温度信号与电压信号进行保存，并生成被测高温超导材料电阻随温度的变化曲线。采集处理系统还用来控制恒流源改变向被测高温超导材料所施加电流的方向，从而消除被测高温超导材料两端的热电势。 

基于上述测量装置的测量方法，通过五个步骤来完成： 

步骤1：将被测高温超导材料放置在样品座上； 

步骤2：检查真空室的气密性； 

通过气瓶向真空室内充入气体，用肥皂水涂抹于真空室外壁，查看肥皂水是否有冒泡现象，若发现冒泡现象，说明真空室漏气，则对真空室进行检查修复；若没有发现冒泡现象，则将肥皂水擦去，进行步骤3。 

步骤3：真空室内抽真空； 

开启真空阀，通过真空泵对真空室内抽真空。 

步骤4：开启压缩制冷机对真空室内制冷； 

步骤5：进行高温超导材料超导转变温度测量。 

开启恒流源、电压测量仪、温度测量仪以及采集处理系统，通过恒流源为被测高温超导材料施加电流，通过电压测量仪将被测高温超导材料两端的电压数据发送给采集处理系统，采集处理系统将温度测量仪、电压测量仪发送来的被测高温超导材料的温度数据与电压数据进行保存，并生成被测高温超导材料电阻随温度的变化曲线。 

本发明的优点在于： 

1、本发明测量装置中气瓶、真空阀与真空室间通过四通、真空密封检漏阀连接，能够保证真空室具有良好的绝热效果，进而使压缩制冷机有效的对被测量高温超导材料进行制冷，保证测量结果的准确性； 

2、本发明将温度传感器安装在样品座中，且靠近被测高温超导材料，由此使温 度传感器所测量的温度更加精准； 

3、本发明测量方法中将被测高温超导材料通过低温真空导热油脂固定在样品座上，由此使压缩制冷机中的冷头温度与被测高温超导材料冷却温度一致，保证温度传感器测量高温超导材料的温度的真实性；