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。     

提高锁相放大器测量交流磁化率精度的方法

在交流磁化率的测量实验中,互感法是常用方法,通常是利用线圈绕组和锁相放大器组合来测量样品在线圈中引起的电感变化.但这种方法其背景信号随绕组的增加而增大.本文采用2对线圈绕组并把两初级线圈反绕、两次级线圈同向绕的设计,减小背景信号,实际使用证明,经改进后测量灵敏度和测试精度都有很大提高.     

一种高温超导材料临界电流密度测试的方法

临界电流密度(J_c)是超导材料的重要特征参数之一,精确的测量临界电流密度对研究超导材料特性及超导器件稳定性具有重要意义.本文介绍了一种基于经典电磁感应理论和超导技术理论测量YBCO超导薄膜临界电流密度的方法和测试装置.研究显示,在液氮环境下,将超导薄膜加入初级线圈和次级线圈中间会明显影响次级线圈的接收效果.我们根据此测量方法搭建了一种测量YBCO薄膜临界电流密度的实验装置.在分析实验测量误差后,通过实验的对比,得到了加入超导薄膜对次级线圈的感应电压的影响,并分析感应电压与线圈互感之间的关系,从而算出超导薄膜的临界电流密度.实验通过噪声抑制和数据校正,准确地测量了超导薄膜的临界电流密度.     

交流磁化率的测量

一、前 言 交流磁化率的测量已有很长的历史,过去大都用来作为低温温度计和用来决定超导材料的超导转变温度等.近十年来由于自旋玻璃现象的发现,交流磁化率的测量又成为研究自旋玻璃的重要方法.交流磁化率测试方法主要有两类:(1)交流互感电桥,如哈特森(Hart-shorn)[1,2,3,4]电桥;(2)自感法[5],即测量样品在线圈中引起的电感变化.其中交流互感电桥方法使用的很普遍,并且随着电子技术的发展,它的测量灵敏度和测试精度都有很大提高.灵敏度可达到10-8emu,相对精度达到 0.1%.我们制作的互感电桥灵敏度为2.56×10-8emu/μV.用锁相放大器检测时,可…     

高温超导线圈交流损耗测试研究

超导线圈交流损耗的测量,能为研究超导线圈交流损耗提供重要方法,并对应用中超导线圈的优化提供重要依据。通过测量电流电压得到功率、再对时间积分的方法,来计算交流损耗,实验中可采用电容补偿降低电源功率负荷,电感补偿降低采集信号噪音,调整采样周期进一步提高采集效率和信噪比等方法来进行。将超导单带在88 Hz及小线圈在90 Hz的实验结果,与理论公式、经典锁相放大器测试结果对比,实验结果中交流损耗从小电流到大电流的差别为17%～1%,证明用该方法测量超导线圈交流损耗,准确、合理。     

采用交流电阻法测量超导转变温度T_c——连续超导体出现多相转变台阶

本文介绍了一种高灵敏度的交流电阻法测量超导体转变温度T_c的实验装置,该装置使用交流调制讯号和锁相放大器.实验结果表明:使用该方法不仅能测量原来直流电阻法难以测量的截面较大的包铜钱材样品,而且能测出连续多相超导样品中的各相T_c.如原位法Nb_3Sn的T_c有三个转变台阶,青铜法稳定化Nb_3Sn有二个转变台阶,铅-铌并联模拟多相超导样品也有二个转变台阶。其转变曲线中各相转变台阶的幅值与各相的相对含量成一定的比例关系,曲线不是单调函数,在T_c前的曲线呈明显的负阻.用该方法测得的T_c值与直流电阻法和电感法所测得的T_c值完全一致.     

Ф3英寸双面超导薄膜Jc均匀性测量

临界电流密度Jc是评价超导薄膜质量的重要参数之一，采用Jc测量装置可以准确、快速、无损检测Ф2～3英寸双面膜的Jc均匀性。该装置是利用高温超导薄膜的超导转变对线圈内感应电压产生的变化这一原理，测量线圈由初级和次级组成，所用信号频率为20kHz，次级信号在同样频率下由锁相放大器检测，测量过程全部由计算机控制，对于超导微波滤波器应用所要求的高质量Ф2～3英寸双面超导薄膜材料，必须具有高的Jc和低的Rs值，采用该装置测量超导薄膜的Jc均匀性，与Rs对应关系进行分析，将有助于超导薄膜的质量控制。     

Φ3英寸双面超导薄膜Jc均匀性测量

临界电流密度Jc是评价超导薄膜质量的重要参数之一.采用Jc测量装置可以准确、快速、无损检测Φ2～3英寸双面膜的Jc均匀性.该装置是利用高温超导薄膜的超导转变对线圈内感应电压产生的变化这一原理,测量线圈由初级和次级组成.所用信号频率为20kHz.次级信号在同样频率下由锁相放大器检测.测量过程全部由计算机控制.对于超导微波滤波器应用所要求的高质量Φ2～3英寸双面超导薄膜材料,必须具有高的Jc和低的Rs值.采用该装置测量超导薄膜的Jc均匀性,与Rs对应关系进行分析,将有助于超导薄膜的质量控制.     

一种高温超导薄膜临界电流密度感应法无损测量装置

临界电流密度(Jc)是超导薄膜、块材、带材等材料的基本性能参数,决定了超导器件及设备的性能和稳定性,简易、准确的无损Jc测量方法对超导材料特性研究及超导器件的性能保障具有重要意义。本文介绍一种基于三次谐波测量的高温超导薄膜局部临界电流密度测量方法和测量装置。研究显示,在一定幅值的初级线圈交流磁场激励下,Ⅱ型超导体会产生非线性响应,通过分析次级线圈中三次谐波分量的幅值变化,可以推算超导体的局部临界电流密度。我们搭建了一套基于此原理、适用于液氮条件的测量装置。通过对比实验,对测量的准确性进行了验证,尤其针对微弱的微纳伏量级被测信号,采取了必要的噪声抑制措施,并通过对测量数据的校正,提高了测量的准确度。实验研究显示,基于三次谐波测量的方法对于超导薄膜的临界电流密度的测量准确度较高,进行误差修正后,测量装置的误差小于10%。超导薄膜感应法测量装置的搭建十分方便,而且应用灵活,对于大面积超导薄膜的临界电流密度分布测量具有十分显著的优势。     

高压下HgBa2CaCu2O6＋δ超导体的制备及其超导电性

利用高温高压方法合成了ＨｇＢａ２ＣａＣｕ２Ｏ６＋δ超导体。Ｘ射线衍射线结构分析显示该超导体具有四方结构，晶格常数ａ＝０．３８６７ｎｍ，ｃ＝１．２７４３ｎｍ．电阻和交流磁化率测量结果表明该超导体的超导起始转变温度为１２７Ｋ，零电阻温度为１２１Ｋ，抗磁转变温度为１１８Ｋ。对合成后的样品做了氧气氛中的退火处理，研究了２７ｋｂａｒ压力下，不同烧结温度对合成样品的超导电性的影响，结果表明该压力下ＨａＢａ２Ｃ     

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.     

真空条件下低温红外辐射测量技术研究

针对红外载荷在轨服役期间低温目标的红外辐射探测需求,提出一种真空条件下的低温红外辐射测量方案,并研制了测量装置。测量装置主要由低温红外光学系统、低温机械结构、低温红外探测系统及微弱信号处理系统构成。低温红外辐射经过光学系统会聚到探测器像面,锁相放大器利用相干检测技术将目标信号提取,完成低温红外辐射的测量。测量装置研制完成后,在真空仓内使用标准黑体辐射源,在198 K～423 K温度范围内进行了低温红外辐射定标试验,取得了有效的试验数据,测量不确定度在5%以内。该文提出的真空条件下低温红外辐射测量技术可为在轨空间红外载荷低温红外目标探测设计提供重要数据支撑。     

制冷机冷却的超导磁体在励磁时的稳定性分析

制冷机冷却的超导磁体是超导磁体技术的发展方向.在磁体励磁时,可能会因为交流损耗和稳恒漏热的共同作用而导致磁体温度上升到电流分流温度,进一步导致失超.因而励磁时的制冷机冷却的超导磁体的稳定性尤为重要.基于磁体内的漏热分析和励磁时交流损耗的计算,数值模拟了励磁时磁体的温度分布,研究了在制冷机冷却方式下超导磁体的稳定方面的问题.     

高温超导YBaCuO薄膜的不稳定性实验

一、引言 高温氧化物超导材料一出现,科学家们就注意将它制成薄膜材料、以此迈向实用化。利用高温氧化物超导材料制造超导量子干涉探测器,高速微芯片,红外探测器、高温超导晶体管等是各国科学家应用开发的重要领域,其他如超导混频器、超导天线等可用于通信、军事等领域具有广阔的前途。已经发展了许多方法制备高温超导薄膜,诸如DC或RF磁控溅射、     

无绝缘高温超导双饼线圈的瞬态电热特性分析

无绝缘高温超导线圈具有良好的电热稳定性和机械紧凑性,但其充电过程中却有明显的磁场延迟现象。为详细了解无绝缘高温超导线圈励磁过程的瞬态特性,建立了无绝缘高温超导线圈的同轴圆环等效电路模型。通过绕制一个670匝的无绝缘高温超导双饼线圈,在液氮温度下进行不同充电速率的励磁实验,初步验证了等效电路模型的正确性。基于该模型,针对线圈励磁过程的充电和恒流阶段,仿真得到了线圈各匝的径向电流分布规律和电热损耗特性。     

Ginzberg-Landau理论对超导薄膜的适用性

本文指出虽然三十年来Ginzberg-Landau理论(以下简称G-理论)被人们广泛地用于描述超导薄膜的临界场,而且它还是描述强耦合超导薄膜临界场的唯一理论,但G-L关于薄膜临界场的理论不仅一直未得到实验证明,而且它既不能用于描述结晶态的弱耦合超导薄膜的临界场,也不适用于描述强耦合超导薄膜的临界场。本文还提出了一个在薄膜极限下定域的新判据:ξ<<λ,ξ<关键词：     

传导冷却磁分离用高温超导磁体的杜瓦设计

随着环境污染的加重,具有高梯度磁场的高温超导磁分离系统作为一种新型高效便捷的污水处理系统得到发展和应用.本文主要介绍了制冷机传导冷却高温超导磁体的便于装卸杜瓦的设计,利用ANSYS软件分析了杜瓦的应力和形变,分析了漏热、温度分布和对磁体的冷却情况,使高温超导磁体在磁分离系统中满足要求并保持正常运行.     

高Tc氧化物晶界结

高温超导氧化物的晶界形成超导Josephson弱连接，人工制作的晶界（例如双晶衬底上外延生长高Tc超导薄膜形成的晶界）是弯曲的小折线，即晶界小面化了，超导序参数d波对称性和晶界小面化对晶界结的性质有重要影响，文章综述了近几年来国际上在有关方面的研究动态，。     

Fabrication of Josephson parameter amplifier and its applicationin squeezing vacuum fluctuations

Josephson parameter amplifier (JPA) is a microwave signal amplifier device with near-quantum-limit-noise performance. It has important applications in scientific research fields such as quantum computing and dark matter detection. This work reports the fabrication and characterization of broadband JPA devices and their applications in multi-qubit readout and squeezing of vacuum state. We use a process in which transmission lines and electrodes are made of niobium thin film and aluminum Josephson junctions are made by Dolan bridge technique. We believe this process is more convenient than the process we used previously. The whole production process adopts electron beam lithography technology to ensure high structural resolution. The test result shows that the gain value of the manufactured JPA can exceed 15 dB, and the amplification bandwidth is about 400 MHz. The noise temperature is about 400 mK at the working frequency of 6.2 GHz. The devices have been successfully used in experiments involving superconducting multi-qubit quantum processors. Furthermore, the device is applied to squeeze vacuum fluctuations and a squeezing level of 1.635 dB is achieved.