[发明专利]高温超导综合实验仪

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种物理实验仪器，尤其是指一种高温超导综合实验仪。

背景技术

根据固体物理理论，实际的金属材料由于存在杂质和缺陷对电子运动的散射，在温度趋向绝对零度时，金属的电阻率将趋近一个定值，称为剩余电阻率。但是，1911年荷兰物理学家昂尼斯发现，利用液氦把汞冷却到4．2 K左右时，水银的电阻率突然由正常的剩余电阻率值减少到接近零。近20多年，美中科学家又分别独立地发现了Y－Ba－Cu－O体系超导体，电阻急剧下降的转折温度为92 K以上，在液氮温区，这些起始转折温度高于液氮温度77K的氧化物超导体称为高温超导体。

超导电性的应用十分广泛，超导材料现已应用在高能物理、电力工程、电子技术、生物磁学、航空航天、医疗诊断、超导磁悬浮列车、超导微波器件等领域。因此，近些年来高温超导实验项目已经进入各高校的物理实验中来，实验内容主要是测量超导材料的电阻与温度的关系曲线。2011年9月北京航空航天大学出版社出版的赵杰主编的《大学基础物理实验》一书中第119-122页，就公开了一种国内销售量很大的一种高温超导实验仪。但是公知的高温超导实验仪使用不方便，超导材料每次实验要焊接两次、易于损坏，并且可做的实验内容偏少，液氮损失较多，当液氮过多时还会渗透入测量气室，使实验失败。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温超导综合实验仪，它既可以定量研究超导材料的电阻温度特性，又可以研究其他物理量变化引起的超导材料电阻温度特性的变化，并且具有使用方便、超导材料不易损坏等特点。

为了实现上述目的，本发明将超导材料工作电源（18）的一路直流输出端与超导电压测试放大器（1）以及温度电压测试放大器(2)的电源输入端相连，超导电压测试放大器（1）的输出端与超导电压测试电压表（V2）相连，可拆式固定在探棒（6）上的定位板（5），温度电压测试放大器(2)的输入端与温度传感器（20）相连，温度电压测试放大器(2)的输出端与温度电压测试电压表（V1）相连。插接件上基板（10）与探棒（6）的下端以及上插接件（11）相互固定，上插接件（11）与超导电压测试放大器（1）以及超导材料工作电源（18）相连，下插接件（12）与超导材料（13）相连并且都固定在插接件下基板（14）上，上固定框（21）和下固定框（9）分别固定在探棒（6）的上侧和下侧，套筒（8）的上端与防漏套筒（7）的下端固定，防漏套筒（7）的上端通过可拆式锁紧部件（19）固定在上固定框（21）上，套筒（8）的下端带有可拆卸磁铁。超导材料工作电源（18）带有宽范围电压调节旋钮，可宽范围改变超材料（13）的工作电流。

为了良好传热和透过强磁场，套筒（8）的下端是扁长方形的铝材料制造的。

为了获得可调节的强磁场并且便于固定，可拆卸磁铁是由电磁铁构成，电磁铁芯（15）与套筒（8）之间用电磁铁固定螺丝（22）相互固定。为了节省液氮，防漏套筒（7）和探棒（6）由导热性不好的物体制造。为了方便读取磁场强度，电磁铁电源（17）上安装有标有磁场强度刻度的调节旋钮。

由于本发明将插接件上基板（10）与探棒（6）的下端以及上插接件（11）相互固定，上插接件（11）与超导电压测试放大器（1）以及超导材料工作电源（18）相连，下插接件（12）与超导材料（13）相连并且都固定在插接件下基板（14）上，使得超导材料（13）与超导电压测试放大器（1）以及超导材料工作电源（18）相连的方式为插接式，通过上插接件（11）与下插接件（12）的相互拔插就可取下或插上，克服了每次实验都要焊接的麻烦和频繁损坏昂贵的超导材料的缺陷；防漏套筒（7）和探棒（6）由导热性不好的材料制造，使得这部分的吸热向外传热和结霜都变少，减少了液氮的汽化损失，并且这种结构不会使液氮渗透进套筒8的内空间；由于超导材料工作电源（18）带有宽范围电压调节旋钮，可宽范围地改变超导材料（13）的工作电流，从而增加超导材料的转折温度与其工作电流的对应关系研究的实验内容；套筒（8）的下端带有的可拆卸磁铁，可增加研究超导材料的转折温度与磁场强度对应关系的实验内容。

附图说明

图1是本发明结构原理图，其中的机械部分为纵切面，内部导线是用细点画线表示的。

图2是本发明套筒8与电磁铁芯15之间嵌合的示意图。

具体实施方式