本发明专利技术公开一种超导交流磁化率测量装置及测量方法，属于超导电子学领域。通过将被测超导材料放置初级线圈和次级线圈之间，然后一并固定在密闭真空室内，通过压缩制冷机对被测超导材料制冷，通过锁相放大器提取次级线圈感应的电压信号，同时锁相放大器为初级线圈提供交流电压激励，通过温控仪测量被测超导材料的温度，通过计算机存储锁相放大器测得的电压信号和温控仪测得的温度信号并实时显示锁相放大器测得的电压信号随温度变化的曲线。通过本发明专利技术可以对超导材料的转变温度进行无损测量，便于及时掌握测量情况，是高效、准确、可靠的测试手段，对制备超导材料性能检验有一定的实用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超导电子学领域，具体的说，是一种对超导材料的转变温度进行无损测量的测量装置及测量方法。
技术介绍
超导材料制备技术目前发展已经比较成熟，而判断它们性能优劣的指标有临界温度Tc、临界电流特性Jc及超导表面微波电阻Rc等，超导临界温度Tc和临界电流Jc是衡量超导薄膜样品性能优劣的主要指标，具有高的超导转变温度点和大的临界电流Jc是超导材料及超导技术大规模应用的前提。目前测量超导材料超导转变温度的方法主要有两种1)测量超导材料的电阻随温度的变化，即电阻转变为零时的温度点；幻测量超导材料随温度变化时的交流磁化率来确定。交流磁化率包括实部Xx和虚部xγ两部分。实部Xx反映超导体对交流磁场的屏蔽量，虚部XyK映超导体内感应电流的有阻损耗。超导体具有完全抗磁性。当超导体进入超导态后，磁场被屏蔽，实部χχ发生突变，趋向于“-1”，突变时对应的温度就是超导体的转变温度Tc。虚部Xy也发生变化，趋向于“0”。利用这个原理可以测量超导体的转变温度。测量超导材料随温度变化的零电阻方法需要在样品表面引出引线，引线制作效果不好会引入接触电阻，造成测量误差。交流磁化率方法是无触点测量法，样品制作简易，测量对样品是非破坏性的。另外，利用测得的交流磁化率，根据相应的模型可以计算出临界电流密度。虽然采用电输运测量可以获得材料的临界电流密度，但对于获得材料的整体性能而言，采用交流磁化率技术测得的临界电流密度值更为理想。而且，通过交流磁化率测量还可获得关于材料的交流损耗和磁通动力学方面的信息。目前多采用液氮或液氦来提供低温环境测量超导样品的方法。该方法用移动样品架的方式来改变样品架及其上面被测超导材料样品位置以获得不同的温区，整个过程需要不断的移动样品架，由于人为移动的不确定性，就会造成在某一移动的过程中样品杆测量架幅度过大而造成其上的超导样品的温度变化过快，这样对采集处理系统提出了更高的严格要求，在某一过程需要采集更多的点以保证不遗漏被测参数的细微变化，温度变化过快加大了温度滞后效应而造成温度测量误差。此外采用液氦进行测量时价格还比较昂贵。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种具有高精度、高可靠性、高自动化程度的超导交流磁化率测量装置及测量方法，包括真空室、真空泵、压缩制冷机、锁相放大器、温控仪、 计算机与线圈组。其中，真空泵与真空室连通，压缩制冷机的制冷端由真空室底部伸入到真空室内； 真空室内设置有温度传感器，通过温度传感器实时采集真空室内的温度数据；在真空室内部设置有线圈组，线圈组包括初级线圈骨架、次级线圈骨架、初级线圈与次级线圈。初级线圈骨架固定在压缩制冷机的制冷端端面上，次级线圈骨架设置在初级线圈骨架上方。在初4级线圈骨架与次级线圈骨架上分别盘绕有初级线圈、次级线圈，被测超导材料放置在初级线圈与次级线圈间。所述初级线圈和次级线圈分别与锁相放大器的输出端和输入端相连，锁相放大器用来为初级线圈提供交流激励电压，同时实时测量次级线圈电压信号；温控仪分别与温度传感器和压缩制冷机相连，温控仪和锁相放大器还与计算机相连；通过温控仪获取温度传感器采集的真空室内温度数据；计算机用来采集温控仪获取的温度数据以及锁相放大器测得的电压数据，进行保存，并自动绘制交流磁化率曲线；计算机还根据接收到的温度数据， 通过温控仪控制压缩制冷机的功率实现对真空室内温度控制。本专利技术中初级线圈骨架与次级线圈骨架均具有支座端与绕线端，初级线圈骨架支座端通过螺栓固定在压缩制冷机制冷端端面上，次级线圈骨架支座端螺纹连接在螺栓上， 并且在螺栓上位于次级线圈骨架支座端上下方均安装螺母，通过螺母实现对次级线圈骨架在螺栓上下方向限位，且通过调节螺母在螺栓上的上下位置，可实现次级线圈骨架与初级线圈骨架间的距离。基于上述的测量装置的测量方法，其特征在于通过以下8个步骤来完成步骤1 检查初级线圈与次级线圈；步骤2 调节次级线圈骨架与初级线圈骨架间的距；步骤3 放置被测超导材料；步骤4 对真空室内抽真空；步骤5 对真空室内制冷；步骤6 测量并控制真空室内的温度；步骤7 测量次级线圈电压数据；步骤8:记录测量数据。本专利技术的优点在于1、本专利技术测量装置通过温控仪控制真空室的温度，可根据需要缓慢的上升或缓慢的下降，超导体的转变温度较窄，当超导体开始转变的时候，降慢温度变化速度，可以在转变温度区间内测量更多的数据点，以防止遗漏重要的变化细节，而且降慢温度变化速度可以减小温度滞后效应；2、本专利技术测量装置将铜质初级线圈骨架固定在真空室基座上，基座上涂有低温真空导热油脂，本专利技术测量方法将超导样品亦使用低温真空导热油脂固定在初级线圈骨架上，保证制冷机与超导样品之间更好地传递温度；3、本专利技术测量方法采用计算机自动保存测量数据，发生停电意外测量数据不会丢失，并实时显示锁相放大器测得的电压信号随温度变化的曲线，便于及时掌握测量情况，是高效、准确、可靠的测试手段。附图说明图1为本专利技术整体结构示意图；图2为线圈组局部放大图；图3为本专利技术测量方法流程图；图4为锁相放大器测得的次级线圈的电压数据曲线图。图中1-真空室2-真空泵5-温控仪6-计算机9-被测超导材料 201-真空阀 702-次级线圈骨架703-初级线圈3-压缩制冷机 7-线圈组 301-柱状导热铜 704-次级线圈4-锁相放大器 8-温度传感器 701-初级线圈骨架 705-螺栓706-螺母701a-初级线圈骨架701b-初级线圈骨 702a-次级线圈骨架支座端架绕线端702b-次级线圈骨架绕线端支座端具体实施例方式下面将结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。本专利技术是一种超导交流磁化率测量装置，如图1所示，包括真空室1、真空泵2、压缩制冷机3、锁相放大器4、温控仪5、计算机6与线圈组7 ；其中，真空室1为密闭结构，真空泵2通过管路与真空室1连通，管路上安装有真空阀201，真空泵2用来为真空室1抽真空，通过真空阀201控制真空管路的通断。压缩制冷机3具有柱状导热铜301，柱状导热铜301作为压缩制冷机的制冷端，由真空室1底部伸入到真空室1内，压缩制冷机3通过柱状导热铜301与真空室1内部传递热量，压缩制冷机 3可将真空室1内的温度降到50K以下，能满足多种超导材料的转变温度要求。真空室1内设置有温度传感器8，通过温度传感器8实时采集真空室1内的温度数据，本专利技术将温度传感器8安装在柱状导热铜301的伸入端上，由此使温度传感器8采集的温度更加精准。在真空室1内部设置有线圈组7，线圈组7包括初级线圈骨架701、次级线圈骨架702、初级线圈703与次级线圈704，如图2所示，其设置方式具体为初级线圈骨架701设置在柱状导热铜301的伸入端端面上，且初级线圈骨架支座端701a与柱状导热铜301伸入端端面间涂抹有低温真空导热油脂，由此使初级线圈骨架701与柱状导热铜301间可更好的传递热量，柱状导热铜301的伸入端端面周向上开至少2个螺孔，通过螺栓705与螺孔配合，将初级线圈骨架701紧固在柱状导热铜301伸入端端面上。次级线圈骨架支座端70 螺纹连接在螺栓705上，并且在螺栓705上位于次级线圈骨架支座端70 上下方均安装螺母706，通过螺母706实现对次级线圈骨架702在螺栓705上下方向限位，且通过调节螺母 706在螺栓705上的上下位本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王三胜，褚向华，程远超，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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