[发明专利]一种基于二点Delta法的高温超导材料转变温度测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及超导电子学领域，具体的说，是一种基于二点Delta法的高温超导材料转变温度测量方法，实现高精确测量高温超导材料转变温度。 

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对被测样品通以恒定电流的四线法，但是在长时间对样品施加单一方向的电流会使被测超导材料两端产生热电势，热电势的大小在测量较大电阻(如＞1Ω时)时可以忽略不计，但对于测量高温超导样品的转变温度，由于处于超导态的电阻为“零”，所以对这样的热电势干扰不可忽略。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种基于二点Delta法的高温超导材料转变温度测量方法，实现高精确测量高温超导材料转变温度，且为高温超导材料转变温度高精确测量的高可靠性和自动化提供了保证 

本发明一种基于二点Delta法的高温超导材料转变温度测量方法，具体通过下述步骤来实现： 

步骤1：放置待测高温超导材料； 

在真空低温环境中放入被测高温超导材料。 

步骤2：连接设备； 

真空室与制冷设备相连，被测高温超导材料采用四线法与恒流源与电压测量仪相连，其中恒流源通过与四根引线中外侧两根与被测高温超导材料相连，电压测量仪通过另外两根引线相连，温度传感器与温度测量仪相连，温度传感器放置于真空室内，位于被测高温超导材料处；上位机内设置的PCI开关量卡输出端与恒流源的外部控制接口相连；上位机与温度测量仪相连。 

步骤3：开启制冷设备、上位机、电压测量仪、电压测量仪、恒流源，进行高温超导材料转变温度的测量； 

a、真空室内降温； 

通过制冷设备为真空室内部降温。 

b、获得被测高温超导材料在温度T₁时的电压V₁； 

通过温度测量仪采集t₁时刻温度传感器测量得的真空室内温度T₁，并发送给上位机进行保存；同时，通过恒流源为被测高温超导材料施加正向或反向电流I₁，使被测高温超导材料两端产生电压，通过电压测量仪测量并显示被测高温超导材料在温度T₁时的电压V₁，并将测量到的数据发送给上位机进行保存。 

c、恒流源换向； 

随后通过PCI开关量卡的TTL电平输出进而控制恒流源换向输出，使恒流源为被测高温超导材料施加反向或正向的电流I₂，且I₂＝I₁。 

d、获得被测高温超导材料在温度T₂时的电压V₂； 

通过温度测量仪采集t₂时刻温度传感器测量得的真空室内温度T₂，并发送给上位机进行保存；同时，通过电压测量仪测量并显示被测高温超导材料在温度T₂时的电压V₂，并将测量到的数据发送给上位机进行保存。 

e、获得被测高温超导材料在温度T₁与温度T₂时的平均电阻值； 

上位机根据接收到的电压V₁与V₂，通过二点Delta法进行数据处理：根据V₁＝IR+Vr；V₂＝-IR+Vr，将V₁与V₂联立方程组，得到被测高温超导材料在t₁时刻与t₂时刻的平均电阻值R＝(V₁-V₂)/2I，并进行保存；其中，Vr为产生的热电势和干扰噪声。 

步骤4：得到被测高温超导材料电阻随温度的变化曲线；