[发明专利]一种测量材料超导特性的谐振频率电路结构

说明书

本发明公开了一种测量材料超导特性的谐振频率电路结构，包括金属线圈、第一可调电容C₁、第二可调电容C₂、第三可调电容C₃，待测材料放置在所述金属线圈中，金属线圈与第一可调电容C₁、第二可调电容C₂串联，串联之后再与第三可调电容C₃并联，其中第一可调电容C₁和第二可调电容C₂用于调节整个电路的谐振频率，第三可调电容C₃用于匹配电路的谐振频率并获得高谐振品质因子，电路的两端利用射频同轴电缆连接至网络分析仪的反射端口上，通过所述网络分析仪测量整个电路的谐振频率。本发明对样品尺寸大小的要求灵活，对于极小的单晶样品，根据需要可以按照一致的晶轴方向将其拼接成大块样品；本发明的实验测量操作简便、快捷，灵敏度高。

技术领域

本发明涉及超导材料检测领域，尤其涉及到一种测量材料超导特性的谐振频率电路结构。

背景技术

传统测量超导材料的超导转变温度和临界磁场等超导性质的方法主要有：电阻率测量法，磁化率测量法和比热测量法。其中，电阻率测量法是在一定外加磁场下，测量超导样品随着温度降低，其电阻率的变化趋势。根据超导体的零电阻特点，当降温至某个温度时电阻率突然下降为零，那么该温度为超导转变温度，所加外磁场为临界磁场。系统地测量不同磁场下的超导转变温度，从而可以得出超导材料的超导相图。

磁化率测量法是测量超导材料的磁化率随温度的变化，由于发生超导转变时的超导涡旋态或迈斯纳效应，样品的磁化率会有突然下降，因此可以得到材料的超导转变温度。比热测量法是测量超导材料的比热随温度的变化，由于发生超导相变时热力学性质的变化，样品的比热会有一个跃变，从而可得材料的超导转变温度。

在高温超导体的电阻率测量过程中，电阻率法具有较大的电阻转变区域，这会使得测量到的上临界磁场和超导转变温度值依赖于选择标准，也就是说会因选择标准的不同而得到差别较大的超导参数。此外，电阻率法要求样品是连续的，而且它通常只能测出形成超导通路的具有最高转变温度的超导相，很难测量更低转变温度的相变。另外，电阻率法对样品的大小尺寸是有要求的，对于尺寸在1mm以内的样品是非常困难的。磁化率法测量确定的上临界磁场和超导转变温度也依赖于选取标准，而且通常会有一个基于噪音水平产生的灵敏度问题。比热法需要精密的量热技术，所以也受到了一定限制。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种测量材料超导特性的谐振频率电路结构，本发明在高温正常态时在施加不同外加磁场下，测得的频率几乎是相同常数，为测量超导性质提供了干净的本底信号；本发明测得的超导转变明显，拟合出的超导转变温度更加准确。

为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：

一种测量材料超导特性的谐振频率电路结构，其特征在于，包括金属线圈、第一可调电容C₁、第二可调电容C₂、第三可调电容C₃，待测材料放置在所述金属线圈中，所述金属线圈与所述第一可调电容C₁、所述第二可调电容C₂串联，串联之后再与所述第三可调电容C₃并联，其中所述第一可调电容C₁和所述第二可调电容C₂用于调节整个电路的谐振频率，所述第三可调电容C₃用于匹配电路的谐振频率并获得高谐振品质因子，电路的两端利用射频同轴电缆连接至网络分析仪的反射端口上，通过所述网络分析仪测量整个电路的谐振频率。

优选地，所述金属线圈等效为线圈电感L_C和线圈电阻R_C，所述线圈电感L_C和所述线圈电阻R_C串联。

优选地，将含有超导样品的电路放置在外置的磁场和低温系统中，从而测量得到谐振频率在某一磁场下随温度的变化曲线。