[发明专利]一种小型高温超导器件测试系统

说明书

本申请公开了一种小型高温超导器件测试系统，包括固定在底板上的制冷机、压缩机、控制器和样品架；制冷机与压缩机相连用于实现测试系统的制冷；制冷机与样品架相连，所提供的冷源直接为样品架制冷；在样品架上放置硅透镜用来进行太赫兹波的引入聚焦以及辐射引出；控制器控制压缩机的运行。该测试系统采用紧凑化、一体化设计，具有小型化，便携化特点，降低了测试系统的成本，并在达到基本的测量要求的前提下，有效降低噪声，且方便易携带。整个系统能够与现有测量设备进行很好的兼容，如电流源以及相关电输运特性测量设备，能够进行太赫兹领域的相关测试，如RT降温测试，太赫兹源辐射测试，太赫兹混频检测测试等，具有很好的实用性。

技术领域

本发明属于超导物理、低温测量技术领域，具体涉及一种小型高温超导器件测试系统。

背景技术

超导体(Superconductor)，又称为超导材料，指在某一温度下，电阻为零的导体。在实验中，若导体电阻的测量值低于10^-25Ω，可以认为电阻为零。

二十世纪八十年代是超导电性的探索与研究的黄金年代。1981年合成了有机超导体，1986年缪勒和柏诺兹发现了一种成分为钡、镧、铜、氧的陶瓷性金属氧化物LaBaCuO，其临界温度约为35K(-238℃)。由于陶瓷性金属氧化物一般来说是绝缘物质，因此这个发现意义非常重大，他们获得了1987年的诺贝尔物理学奖。

1987年在超导材料的探索中又有新的突破，美国休斯顿大学物理学家朱经武小组与中国科学院物理研究所赵忠贤等人先后宣布制成临界温度约为90K(-183℃)的超导材料YBCO。

1988年初日本宣布制成临界温度达110K的Bi-Sr-Ca-Cu-O超导体。至此，人们终于实现了液氮温区超导体的梦想，实现了科学史上的重大突破。这类超导体由于其临界温度在液氮温度77K(-196℃)以上，因此属于高温超导体。

自从高温超导材料发现以后，一阵超导热席卷了全球。科学家还发现铊系化合物超导材料的临界温度可达125K(-148℃)，汞系化合物超导材料的临界温度则可达135K(-138℃)。如果将汞置于高压条件下，其临界温度将能达到难以置信的164K(-109℃)。1997年，研究人员发现，金铟合金在接近绝对零度时既是超导体同时也是磁体。1999年科学家发现钌铜化合物在45K(-228℃)时具有超导电性。由于该化合物独特的晶体结构，它在计算机数据存贮中的应用潜力将非常巨大。

约瑟夫森在1962年从理论上预言了约瑟夫森效应，并获得了1973年的诺贝尔物理学奖。由于其超导电流对外部电磁场异常敏感，约瑟夫森结不仅可用于心磁和脑磁的测量，也可以用于高频电磁场辐射的检测。

目前，在高温超导电子器件应用领域，如高温超导太赫兹辐射源、高灵敏度太赫兹检测器、高温超导SQIF等都需要在低温系统中工作，因此获得低温环境的各种手段成为超导研究和应用的基础。低温恒温器是研究超导器件的重要载体，低温恒温器就是通过各种制冷方法提供指定温度的恒温系统，并可以测量一种或多种物理量的低温设备。低温恒温器被广泛应用于低温环境中的光学、热学、电子学、材料物理、超导物理等研究领域。

由于高温超导体的超导转变温度较传统超导体有了大幅度的提高，因此使用高温超导材料制备的约瑟夫森结样品的工作温度相对也要高得多，对于制冷机制冷温度的要求并没有传统超导体那么严苛，因此反而对于制冷机的便携性要求更加高一些。