欧姆加热共蒸镀法制备Y-Ba-Cu-O超导薄膜

我们首次利用欧姆加热共蒸镀的方法制备了的超导薄膜．目前得到的结果是：起始转变点温度９８Ｋ;零电阻温度６５．８Ｋ;转变宽度ΔＴｃ为３２Ｋ．在同一块薄膜样品上,还发现了明显的电导各向异性。经过几次冷热循环后,由于样品表面结霜和吸水,样品的超导电性出现了退化现象．     

液氮温区脉管制冷机的发展研究

脉管制冷机因结构简单、运动部件较少,具有重量轻、振动小、稳定性高、寿命长等优点,使其有望成为高温超导领域优势显著的低温制冷机类型。简要介绍了脉管制冷机的发展历程及其在液氮温区的国内外研究现状,重点阐述了不同类型脉管制冷机在用户侧使用的优缺点。讨论了脉管制冷机应用在高温超导领域需要解决的关键问题及未来的发展方向。     

NbN超导薄膜及NbN超导微桥的研究

采用射频反应溅射的方法,通过改变氩气和氮气的比例,并在不同的衬底温度下生长了NbN薄膜。测量了NbN膜的超导转变温度、电阻率和电阻比。膜的T_c一般是13—15K。对膜作了X射线分析和XPS谱分析。用NbN膜制成了超导微桥和厚差桥。     

液氮温区浸渍树脂材料电气性能研究

实现超导电力装置的低温高压绝缘,是保证超导系统和电网安全稳定运行的关键,绝缘材料在液氮中的电气性能将直接影响到超导电力装置的安全稳定运行.本文以中国电力科学研究院研制的液氮环境中使用的浸渍树脂材料为研究对象,针对不同的试验要求设计浸渍树脂材料的固化模具,并根据固化工艺流程制备所需的试验样品.对浸渍树脂材料在常温和液氮温区下的工频击穿、雷电冲击、相对介电常数、介质损耗角正切值进行了测试,为超导电力装置用低温高压绝缘材料提供依据和参考.     

液氮温区大冷量斯特林制冷机优化研究

高温超导技术及小型低温液化装置的应用极大地促进了大冷量低温制冷机的快速发展。斯特林制冷机具有效率高、冷却速率快、制冷温度范围广等特点,并且其技术相对成熟、成本较低,是千瓦级制冷装置的首选机型。本文设计搭建了一台曲柄连杆机构驱动的斯特林制冷机。在充气压力为1.65 MPa时,可在4.8 min内降至液氮温度,并获得了636W的制冷量,其相对卡诺效率约为16.8%。采用Sage软件对该制冷机的工况和关键部件的尺寸进行了优化,为后续制冷性能的提升提供了参考。     

液氮温区高效脉冲管制冷机的特性研究

本文介绍了由线性压缩机驱动直线型脉冲管制冷机的最新研究结果。根据压缩机参数,依靠线性热声计算程序,优化出10 W级直线型脉冲管制冷机,并使得制冷机入口阻抗能够与压缩机匹配。实验结果表明,由于制冷机与压缩机之间耦合较好,压缩机在达到较好的声电效率的同时,制冷机也拥有较高的相对卡诺效率。其中最好的结果为在输入电功为127 W、制冷温度为77 K的情况下获得了9.4 W的制冷量,整机相对卡诺效率达到了19.8%。文中给出了不同压力、不同调相机构下的压缩机及制冷机特性并对结果进行了分析。     

液氮温区热声驱动脉管制冷机的研究

热声发动机驱动的脉管制冷机是一种完全无运动部件的低温制冷机,具有非常好的应用前景,本文介绍了本实验室在这方面取得的最新进展。首先我们对驻波热声发动机进行了改进设计,提高了其驱动压比,用氦气作为工质最大压比达到了1.15。在此基础上我们用其驱动同轴双向进气小孔型脉管制冷机,通过调整热声发动机的振荡频率,使之与脉管达到匹配,最终达到了84.3K的最低制冷温度,这也是目前用驻波热声发动机驱动脉管所达到的最低制冷温度。同时,在此实验过程中,一些抑制跳频的方法也得到了实验验证。     

液氮温区镍氧化物高温超导体的发现

非常规超导材料探索和机理研究是物理学中重要的研究内容和科学问题。目前主要的非常规超导体材料包括重费米子超导体、铜氧化物高温超导体和铁基超导体。其中只有铜氧化物超导临界温度高于液氮沸点77 K,处于液氮温区。镍氧化物与铜氧化物具有相似的材料结构体系,其中+1价镍离子与+2价铜离子具有相同的电子填充数,是此前研究人员探索超导电性的重点。具有钙钛矿结构单元、双镍氧层的La₃Ni₂O₇中镍的价态为+2.5,常压下呈现顺磁性的金属态。近期作者在14 GPa压力下的La₃Ni₂O₇单晶样品中发现了高达80 K的超导临界温度,超出此前理论预期。文章将简要介绍非常规超导材料体系的研究历史、La₃Ni₂O₇单晶样品的生长方法、常压下的物理性质和高压下的结构表征、以及通过电学和磁性测量对超导电性的确认。     

YBCO超导薄膜的等离子体氟化研究

本文利用ＣＦ４气体，对ＹＢＣＯ薄膜表面进行可控的ｒｆ等离子体氟化处理，ＡＦＭ与ＸＰＳ的分析结果表明：适当的氟化所起的作用主要为化学反应作用。氟化可造成Ｙ（３ｄ）与Ｏ（１ｓ）诸元素的本征峰相对强度减少，甚至消失；对Ｂａ（３ｄ），Ｂａ（４ｄ）和其它元素也有影响。本文的研究为利用等离子体氟化ＹＢＣＯ膜形成弱化势垒层提供了初步结果。     

液氮温区混合回热器斯特林制冷机数值模拟研究

自由活塞斯特林制冷机具有温区广、制冷效率高、结构紧凑、振动小以及寿命长的特点。回热器作为制冷机的核心部件,决定着制冷机的性能。为了提高液氮温区斯特林制冷机的效率,本文提出采用卷绕聚酯酰胺(简称PI)薄膜和不锈钢丝网混合填充的回热器,并对该混合回热器进行了数值模拟研究。首先分析了液氮温区混合回热器的填充参数,接着设计制冷机的尺寸参数并建立制冷机整机的数值模型,最终揭示回热器长度、两种填料填充比以及相位特性对混合回热器制冷性能的影响,并将混合回热器与单一填料回热器进行对比。结果表明,混合回热器在液氮温区具有明显优势,在混合回热器长度为8 cm、卷绕PI薄膜和不锈钢丝网混合填充比例为7:1、排出活塞领先动力活塞60°时获得最佳制冷性能。室温300 K、输入声功为451 W,在77 K获到58.1 W的制冷量,声功计的相对卡诺效率为37.26%,比单一填充卷绕PI薄膜和层叠不锈钢丝网的回热器分别高了6.26%和17.33%。     

液氮温区用树脂基非线性复合材料性能研究

电场分布不均匀是超导装备高压引线存在的技术难题,使用非线性复合材料可以有效改善终端电场分布不均匀现象.本文选用双酚F树脂基体,通过加入纳米氧化锌和炭黑无机填料制备了具有非线性电导特性的树脂基复合材料,实验研究了纳米无机填料的种类、添加量等对复合材料电导性能、工频击穿性能和机械性能的影响.     

液氮温区体超导材料约瑟夫逊效应的实验研究

本文对液氮温区的大块体超导材料的约瑟夫逊效应进行了实验研究.我们证实在未加工成任何弱连接形式的体超导材料上也会观察到约瑟夫逊效应.这对于搞清液氮温区超导材料的特性及其应用都具有一定的参考价值.     

液氮温区的多结Josephson效应观测

我们制备了Y-Ba-Cu-O 高Tc超导体的Josephson结样品,I-V曲线表明样品呈现多结特性。我们认为这是超导材料的多相结构所导致的。     

液氮温区的小型高频信号检测系统

研究了高温超导约瑟夫逊结的高频信号辐照响应;建立了简便的小型液氮制冷设备,提供79K的工作温度;研究了GPIB仪器控制技术,编写了数据采集软件,利用带有GPIB接口卡的个人电脑以及两个型号为HP34401A的惠普数字多用表,建成一个自动化快速测量系统;利用自动化测量系统测量并研究了高温超导约瑟夫逊结在79K下的直流电流-电压特性曲线以及98GHz高频信号辐照的电压响应和相应的频谱特性。     

电子束蒸发制备YBCO超导薄膜研究

采用电子束沉积制备YBCO超导薄膜,研究了760℃—840℃的不同退火温度下高温热处理对YBCO薄膜双轴织构、表面形貌及超导性能的影响。超导临界电流密度测试、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的结果表明,退火温度在在800℃时,YBCO薄膜具有良好的织构和平整致密的表面形貌,在77K自场下的临界电流密度J可达4.2×106/cm2。     

液氮温区高频热驱动脉冲管制冷机实验研究

优化设计并研制了一小冷量液氮温区高频热驱动脉冲管制冷机,系统轴向长度仅为1.2 m.针对之前系统热效率较低问题,在数值计算的指导下,对高频驻波热声发动机的板叠流道尺寸和热腔进行了优化,并对声压放大器进行了调整.采用4.0 MPa氦气为工质,在发动机端加入750 W加热量获得了68.3 K的最低制冷温度,这是目前国际上报道的高频热驱动脉冲管制冷机的最低制冷温度.加入500 W加热量时,制冷机获得了76.9 K的无负荷最低制冷温度,在80 K时有0.2 W的制冷量.     

液氮温区大冷量自由活塞斯特林制冷机实验研究

自由活塞斯特林制冷机是一种结构紧凑、效率高、运动部件少、可靠性高的回热式制冷机。随着高温超导发展的需求,液氮温区大冷量自由活塞制冷机成为重要发展趋势之一。本文搭建了一台液氮温区大冷量自由活塞斯特林制冷机,初步实验获得60 K以下的无负荷制冷温度。在80 K获得了78 W的冷量,制冷机相对卡诺效率为18.8%。这是国内首台液氮温区大冷量(50 W)自由活塞斯特林制冷机。分析表明,通过对冷端换热器结构的改进,冷量及效率将进一步提升。     

Tl-2212超导薄膜的制备

以铝酸镧晶体为基片,采用两步法制备Tl-2212超导薄膜,包括在低温(150℃)下利用激光脉冲沉积(PLD)工艺沉淀Ba2CaCu2Ox非晶前驱体薄膜和在高温(740～830℃)下前驱体薄膜的铊化结晶、取向生长过程.实验结果表明所制得的膜的相组成为Tl-2212,表面存在大量均匀分布的成分为Tl2Ba2CaCu2Ox的亚微米颗粒.其零电阻温度为101K.薄膜与基片之间界面清晰,没有过渡层,薄膜具有良好的c取向外延条纹.     

液氮温区下应变式位移传感系统测量性能的研究

文中研究了一种应变式位移传感系统在室温和液氮温度下的静态传输特性。实验结果表明,该系统在液氮温区下具有良好的输出特性,系统非线性度低于1%,滞环率低于5%,其灵敏系数与温度相关,293K和77K温度下的灵敏系数分别为-0.3654mV/V/mm和-0.3886mV/V/mm。实验结果为该位移传感系统在低温环境中的应用提供了一定基础。     

MgB2超导薄膜制备方法对比研究

文章结合MgB2超导薄膜在电子器件中的应用,简介了混合物理化学气相沉积法、脉冲激光沉积法、磁控溅射法、分子束外延法和电子束蒸发法等MgB2超导薄膜制备方法和研究进展,并对主要的MgB2超导薄膜制备方法进行了比较,提出了改进意见.对MgB2超导薄膜的应用前景作了展望.