超導臨界溫度的測量

　　實驗內容

本實驗用升溫法測量，所以整個裝置需要浸泡在LN2（液氮）中。這樣整個裝置需要做到絕熱，考慮導漏熱的三種途徑即氣體漏熱，固體漏熱和輻射漏熱。首先整個測量裝置在作實驗前必需在室溫下抽致大約10-4 mmHg的真空，這樣將真空室泡入液氮后真空室的真空可以提高一個數量級，基本上可以消除氣體漏熱。為了減少固體漏熱，恒溫器內的熱連接部分都采用熱導較差的材料，所有電引線都要求盡可能的細以減少其固體漏熱。由于輻射漏熱與溫度的四次方成正比，當測量溫度與恒溫器外液體溫度相差比較大時，輻射漏熱在總漏熱中的比例就不容忽視，所以必需在恒溫塊外在加一層防輻射屏，只有這樣才能減少輻射漏熱在高溫時對實驗的影響。本實驗用銅—康銅熱電偶作溫度計，因為它的熱點性能穩定，它在液氮溫度以上的靈敏度(用熱電勢率S=dE/dT表示)較高。在77-100K之間約16μV/K,120-180K之間約22-29μV/K,所以在液氮溫區，使用銅—康銅作溫度計很方便。另外銅—康銅熱偶溫度計可以直接用液氮作參考點，這樣也減少了制作參考點的麻煩。

　　1、銅—康銅熱電偶溫度計的制作安裝

　　本裝置的溫度計是利用銅和康銅線制作的，將銅和康銅線兩端部的絕緣漆除去并將裸露的銅線擦干凈。將銅和康銅線的兩端擺齊再用熱電偶焊接機進行焊接，直接將兩種材料熔化形成一個焊接點，焊點要求最好是圓球狀。用熱電偶焊接機焊接的熱電偶沒有其他材料介入，不會有亂真電動勢產生。銅—康銅熱電偶溫度計制作好以后，將其在真空室法蘭蓋上的銅柱上繞幾圈，將參考點與法蘭蓋的溫度保持一致。參考點貼在法蘭蓋上，測量點貼在恒溫塊上。對實驗來講，溫度計是很重要的，如何選擇熱電偶溫度計測溫的參考點是很關鍵的，參考點的溫度準確與否直接影響測量精度。由于低溫液體的溫度比較穩定，所以在低溫下直接用低溫液體的溫度作為參考點，這樣還可以免除制作參考點帶來的麻煩。本實驗是用液氮溫度作為參考溫度。

　　2、樣品的安裝

　　做好一個實驗，樣品的安裝是很重要的。對于我們所測的高Tc氧化物陶瓷超導樣品，安裝更是有講究，由于是氧化物陶瓷材料，它無法直接焊接，要想接觸好常用的辦法有銦壓、用銀膠、鍍膜。我們是采用鍍膜（銀膜）辦法。鍍膜之前必需將樣品在細沙紙上磨平，然后用鍍膜機將樣品鍍上銀膜作為電極，然后在焊接，這樣保證了樣品與電極良好的電接觸。將樣品用低溫膠貼在恒溫塊上，要注意樣品與恒溫塊必須良好的熱接觸和電絕緣。要求有良好的熱接觸一是為了樣品在測量過程中受熱均勻，二是為了使樣品和樣品架的溫度保持一致，只有這樣才能真正測量到樣品隨溫度變化的關系。用保險絲作密封圈將真空室封好并將其抽真空。然后將真空室泡在液氮中，冷到液氮溫度測量才能進行。

　　控溫方法

　　 控溫方法通常分為手控和自動控制兩種，手控是根據測量者所需的溫度，人工地調節電加熱功率使得樣品溫度達到所需測的溫度。電熱法是用直流穩壓電源提供給樣品架上的加熱器上的電功率而使樣品升溫，控制范圍可以從液氮溫度直到室溫。為了提高控制精度通常將樣品室在室溫下抽真空，當樣品室冷到液氮溫度時，真空度可以提高將近一個量級，這樣以減小氣體漏熱。當你用直流穩壓電源加熱時，銅—康銅熱電偶兩端就產生溫差電動勢，測量熱電偶的熱電勢，查表得出溫度。