[发明专利]一种纳伏量级超导体电阻临界温度测量系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种超导体电阻测量系统，特别涉及Delta法测量和虚拟仪器(LabVIEW)自动采集超导体电阻温度特性曲线，用于研究超导体材料电阻温度特性，从而确定超导材料临界温度。

【背景技术】

超导体在进入超导状态后具有零电阻现象，有广阔的应用前景。一般样品进入超导状态需要很低的温度，大大约束了超导材料在实际中的应用。从1911年超导现象发现至今，研究人员一直为超导体临界温度的提高而努力。因此精确测量超导体临界温度对超导体材料的研究具有重要性。

文献(曾一凡，吴丹.微弱信号检测技术在超导电阻测量[J].低温物理报.2009,31(3):261-263)采用基于高性能DSP芯片构成锁定放大器的微弱信号检测技术对超导体电阻温度特性进行测量。该方法能有效的检测样品的有用信号，去除噪声信号，大大增加电路的抗干扰能力。

文献(董军军，丁红胜.LabVIEW和国产数据采集卡在高温超导体电性测量实验中的应用[J].实验技术与管理.2006,23(11):73-76)采用LabVIEW软件和高性能数据采集卡对超导体电阻温度特性进行测量，实现计算机自动采集数据和图形显示。

文献(漆汉宏，田永君等.高温超导体R—T曲线虚拟仪器测试系统[J].微计算机信息.2003,12(19):37,80)基于四引线法，采用高精度电压表和高精度恒流源进行测量，有较好的测量精度。

上述文献普遍是采用在杜瓦瓶内液氮的低温环境下，采集超导样品电压后，根据欧姆定律或电流换向法进行样品电阻计算。这些方法存在测量温区小，温度变化不稳定，不能完全消除超导样品热电动势影响等缺点。这些缺点往往导致一些超导体被误判，所以开发一套高精度超导体电阻临界温度测量系统具有重要意义。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于提供一种纳伏量级超导体电阻临界温度测量系统，大大提高了测量温区，温度变化稳定，完全消除超导样品热电动势带来的影响。

本发明是这样实现的：

一种纳伏量级超导体电阻临界温度测量系统，包括置于真空室内用于放置待测超导样品的样品架，以及置于真空室外的控温仪、制冷机、吉时利2182A纳伏表、吉时利6221电流源、装有LabVIEW软件的PC机；

所述控温仪的温度传感器置于所述真空室内样品架上，所述温度传感器通过导线连接到所述真空室外的控温仪；所述制冷机的冷头置于所述真空室内样品架底部，所述冷头通过导线连接到真空室外的制冷机；

所述吉时利2182A纳伏表连接所述吉时利6221电流源，所述吉时利2182A纳伏表的引线连接所述待测超导样品的第2、3极，所述吉时利6221电流源的引线连接所述待测超导样品的第1、4极；

所述吉时利2182A纳伏表和所述吉时利6221电流源通过GPIB总线连接到所述装有LabVIEW软件的PC机；

所述控温仪和所述制冷机通过USB线连接到所述装有LabVIEW软件的PC机。

所述控温仪为Lakeshore335控温仪。

所述制冷机为GM氦气制冷机。

所述样品架包括两片平行设置的紫铜片，所述两紫铜片通过六个螺栓固定于所述制冷机的冷头上方，所述上紫铜片上设有所述控温仪的温度传感器，所述温度传感器通过螺栓固定；包裹有导热绝缘胶布的待测超导样品置于两紫铜片间夹紧。

本发明的优点在于：GM氦气制冷机为测量提供了10-300K升降温度范围，大大提高了测量温区；真空测量室和样品架使温度变化稳定；335型控温仪测量精度为0.01k，能精确的测量样品的温度；吉时利6221型交直流电流源和2182A型纳伏表组合Delta法测量能完全消除样品热电动势带来的影响，能精确的测量出样品实时电阻；LabVIEW软件程序采集数据精度高，速度快，测量界面直观。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。

图1是本发明的系统硬件连接图。

图2是本发明的样品架结构示意图。

图3是本发明的样品架俯视图。

图4是本发明的6221电流源与2182A纳伏表组合连线图。

图5是本发明的LabVIEW测量软件采集控制界面图。

图6是本发明测量系统对已知临界温度Tc≈105K铋锶钙铜氧(BSCCO)超导体进行测量采集界面电阻温度特性曲线图。

图7是利用Origin8.0制图软件进行处理后铋锶钙铜氧(BSCCO)超导体电阻温度特性曲线图。