基于小型低温制冷机的高温超导材料超导转变温度测量装置

高温超导材料的超导转变温度是判断超导材料性能优劣的一个重要指标,而超导材料转变温度的测量一般采用输运方法进行电阻随温度变化来确定.本文介绍一种新近研制的基于低温制冷机的高温超导材料超导转变温度测量装置,能有效的将样品温度从室温连续均匀的降至35K,通过Lab VIEW编写的数据采集系统人机界面,采用电流换向技术消除热电势,可以准确测量出超导材料的超导转变温度.经实验验证,该测量装置测量精确和重复性良好,可作为有效判定高温超导材料性能优劣的一种手段.     

超导体电输运及交流磁化率双模式测量系统研制

介绍了一种基于小型制冷机的超导转变温度电输运和交流磁化率双模式单腔测量装置。该装置包括电输运法测量和交流磁化率法测量两部分,分别实现对高温超导薄膜样品的超导转变温度的测量。电输运法测量部分利用四点法测量原理对超导薄膜的电阻进行测量,获取电阻随温度变化的曲线;同时利用电流换向法消除热电势带来的测量误差,以进一步提高测量的精度。交流磁化率法测量部分利用的是电磁感应原理和超导磁效应。该部分包含有初级线圈和次级线圈,超导样品放置于两线圈之间。初级线圈用于产生交变激励磁场,次级线圈的输出信号反应了超导样品磁化率的变化,其输出信号由锁相放大器获取。测量过程中使用计算机自动记录测量数据。     

第二代高温超导长带传输临界电流表征及其对电压引线间距的依赖性

传输法(或四引线法)测量可直观、准确的体现超导材料临界电流特性.为表征第二代高温超导长带临界电流及其沿长度方向均匀性特征,本文以四引线法为基础,建立了动态传输法测量装置,并对该装置的重复稳定性进行了评估,同时,表征了第二代高温超导长带临界电流对电压引线间距的依赖关系.实验结果发现,重复性测量不确定度为0.74%(<1%),该装置具有良好重复稳定性,且测量速度达200～300 m/h,满足高温超导产业化测量需求;随着电压引线间距增加,第二代高温超导长带各测试段临界电流的最大值和最小值分别呈现逐渐减小和增加的趋势,平均值变化不大,保持稳定,其中最大值和最小值向平均值收敛;各测试段临界电流的标准偏差随电压引线间距的增加而减小,通过线性拟合得,标准偏差与电压引线间距关系为:s=3.47/L₂^0.36.传输法测量装置的建立及其关键参数电压引线间距对临界电流表征的影响研究,对推动第二代高温超导产业化进程具有重大意义.     

高温超导带材的弯曲通流特性研究

高温超导带材的弯曲通流特性决定了超导线圈的临界电流大小。文中针对典型的铋系和钇系高温超导带材,设计了一套测量其弯曲通流能力的装置,研究了77K、自场下高温超导带材在不同弯曲直径下的临界电流,以及双面弯曲再拉直情况下临界电流的恢复特性,并对实验结果进行了分析。     

升流速率对超导带材临界电流测试的影响

在高温超导带材的临界电流测试过程中,电流的升流速度是影响测试效率的关键因素。因此,对国内外厂商提供的高温超导带材的临界电流值、N值进行了测量和计算,结合理论和实验对由感应电动势产生的基准电压进行了分析,对比了不同的升流速率下高温超导带材临界电流测试的结果,提出了恒定速率升流法测量高温超导带材临界电流的升流速率建议值。     

Ag-Bi高温超导线材转变温度的测量

介绍了 Bi系银包套高温超导线材的电阻温度特性 ,用测电阻和电磁感应两种方法分别测量了材料的超导转变温度 ,电磁感应法测量曲线上台阶的出现表明材料中 Bi(2 2 2 3)和 Bi(2 2 12 )两相的存在。     

背景磁场下Y系超导带材临界电流的测量

高温超导电力装置一般工作于低磁场情况下,测量超导带材在低场下的临界电流特性非常重要.文中通过自行设计的实验平台,采用四引线法对Y系超导带材低场下的临界电流特性进行了测量,得到了带材临界电流随外加磁场变化的曲线,并与Bi系带材低场下的临界电流特性进行比较.     

一种YBCO带材及其单饼线圈的失超传播特性分析

对一种YBCO涂层的高温超导带材及其单饼线圈进行了失超传播特性的实验测试与分析。实验测试在77K温度的液氮环境下进行,给带材通入恒定直流电流,使用加热丝给带材上一点提供脉冲热扰动,主要测量了超导带材及单饼线圈失超传播过程中的最小失超能和失超传播速度。实验结果表明YBCO超导带材及其线圈的失超传播速度随电流升高而增大,最小失超能随电流升高而减小,线圈中径向传播速度要远小于纵向传播速度。     

高温超导带材临界电流各向异性的试验研究

二代高温超导带材因其机械和磁场下的性能优于一代带材,近年来受到广泛关注。文中针对高温超导带材的特点,结合实验室的现有设备,设计了超导带材临界电流的测试平台,对三种二代高温超导带材在77K、不同磁场、不同角度下的临界电流进行了测量,分析了其在不同背景磁场和磁场角度下的各向异性,并用插值法拟合出了其临界电流与磁场及其角度的关系曲面,为超导磁体设计中高温超导带材临界电流的计算提供依据。     

大面积超导膜均匀性测量装置

本报道由感应法测量大面积高温超导膜均匀性的装置，其特点是探头可以在液氮温区进行两维移动，从而对大面积膜的不同区域进行测量以达到均匀性测量的目的。测量包括超导转变温度Ｔｃ及临界面电流密度Ｋｃ的测量。     

基于补偿法的超导单元交流损耗测量系统设计

交流损耗是影响超导电力装置运行稳定性和成本的关键因素之一.本文提出了一种基于电压补偿法的大载流超导单元交流损耗测量方法,通过串联在回路中的大电流补偿线圈,抵消超导单元的感性电压来实现.在系统设计上,通过数据采集卡和运动控制器,获取超导单元、补偿线圈的电压信号,同时控制步进电机拖动补偿线圈.通过相位的对比计算,实现精确定位补偿,从而测量超导单元的交流损耗.最后,在不同频率下,测量了0.2 m长、110 kV/1.5 kA的高温超导电缆样缆的交流损耗,得出的交流损耗曲线与计算结果基本吻合.实验结果表明,采用补偿线圈的交流损耗测量系统具有自动检测、定位和测量功能,可以实现具有大电流容量超导单元交流损耗的准确测量.     

利用温变电容特性测量发光二极管结温的研究

结区的温度, 简称结温, 是发光二极管(LED) 的重要参数之一, 它对LED 器件的出光效率、光色、器件可靠性和寿命均有很大影响, 准确测量LED 器件的结温对制备LED 芯片、器件封装和应用有着重要的意义. 本文利用反向偏压下的LED的势垒电容随温度变化的特性, 提出了一种LED结温测量的新方法. 论文首先测量和分析了LED在室温下反向偏压时的电容-电压(C-V)曲线和不同反向偏压下的电容-温度(C-T)曲线, 结果表明, 在合适的偏压下, LED的电容随温度的增大而显著增加, 并呈现良好的线性关系. 在LED工作中监测其电容的变化, 并与C-T曲线进行对比, 实现了LED结温的测量, 其测量结果和传统的正向电压法的结果相对比, 两者符合较好. 最后, 利用上述方法测量了LED 在恒流和恒压条件下的结温的实时变化过程. 较传统的结温测量方法, 本方法的优点在于只须要一次定标测量, 且可实现LED在任意电压和电流下的结温测量.     

Investigation the positive moments on the M－T curve of YBCO films measured by using zero-field cooling

The superconducting transition of a YBCO film was measured by a MPMS-5 superconducting quantum interference device magnetometer, using a zero-field cooling process. The experimental results have shown that there are positive magnetic moment and positive peak on the M－T curve. We have proven that these anomalous behaviours are due to measurement error, but not phase transition. We have proposed a simple formula to explain and to calculate quantitatively these anomalous behaviours. It was found that, provided dH>0.59H_p (dH is the inhomogeneous field of the remnant field, H_p is the fully penetrated field of the measured sample), the experimental results will be positive, not negative. If dH≥2H_p, the experimental results will be symmetrical to their real negative values. From the M－T curve, which has positive moment and positive peak below T_c (superconducting transition temperature), we found a new possible method to obtain H_p of the measured sample.     

Strongly temperature dependent sliding friction for a superconducting interface

A sudden drop in mechanical friction between an adsorbed nitrogen monolayer and a lead substrate occurs when the lead passes through the superconducting transition temperature. We attribute this effect to a sudden drop at the superconducting transition temperature of the substrate Ohmic heating. The Ohmic heating is due to the electronic screening current that results from the sliding adsorbed film.     

一种新型直流混合型HTSCFCL的研究

在研究混合型高温超导限流器和失超桥式整流型高温超导限流器原理的基础上,提出了一种新型单相混合型高温超导限流器,利用MATLAB进行仿真研究,结果表明该限流器设计参数准确,限流效果明显.新型直流混合型HTSCFCL的研究对限制短路电流和提高系统稳定运行具有十分重要的意义.     

一种铁基超导带材交流损耗的测量

近年来铁基超导材料的发现掀起了又一轮新型超导材料研究的热潮,各种配方的铁基超导材料不断被制备出来,转变温度也不断提高,中国科学家在该领域取得了十分突出的成果,制备出了多种铁基超导材料,但对其交流损耗特性研究鲜有报道,而实际应用中交流损耗的特性又十分重要,因此搭建了一套采用探测线圈法的交流损耗测量平台,测试了一种中国科学院电工研究所采用PIT工艺制作的单芯铁基超导带材的交流损耗。该文介绍了采用探测线圈法测量超导材料交流损耗的一种测量平台的搭建与标定,以及采用标定过的测量平台在液氦温度下测量的一种采用PIT工艺制作的单芯铁基超导带材的交流损耗;并与计算得到的铁基带材超导芯的磁滞损耗和包套的涡流损耗进行了比较分析,得出了其交流损耗与背景磁场频率成正比,其涡流损耗可以忽略的结论。     

A new model analysis of the third harmonic voltage in inductive measurement for critical current density of superconducting films

The critical current density J c is one of the most important parameters of high temperature superconducting films in superconducting applications,such as superconducting filter and superconducting Josephson devices.This paper presents a new model to describe inhomogeneous current distribution throughout the thickness of superconducting films applying magnetic field by solving the differential equation derived from Maxwell equation and the second London equation.Using this model,it accurately calculates the inductive third-harmonic voltage when the film applying magnetic field with the inductive measurement for J c.The theoretic curve is consistent with the experimental results about measuring superconducting film,especially when the third-harmonic voltage just exceeds zero.The J c value of superconducting films determined by the inductive method is also compared with results measured by four-probe transport method.The agreements between inductive method and transport method are very good.     

Measurement of improved pressure dependence of superconducting transition temperature

We describe a technique for making electrical transport measurements in a diamond anvil cell at liquid helium temperature having in situ pressure measurement option, permitting accurate pressure determination at any low temperature during the resistance measurement scan. In general, for four-probe resistivity measurements on a polycrystalline sample, four fine gold wires are kept in contact with the sample with the help of the compression from the soft solid (usually alkali halides such as NaCl, KCl, etc.) acting as a pressure-transmitting medium. The actual pressure on the sample is underestimated if not measured from a ruby sphere placed adjacent to the sample and at that very low temperature. Here, we demonstrate the technique with a quasi-four-probe resistance measurement on an Fe-based superconductor in the temperature range 1.2–300 K and pressures up to 8 GPa to find an improved pressure dependence of the superconducting transition temperature.