超導轉(zhuǎn)變溫度

和純金屬不同, 實用超導體內(nèi)部一般都存在不均勻性。例如成份、晶格有序度、應力( 應變)、第三組元( 雜質(zhì)) 分布的不均勻性等。這就使得超導體內(nèi)部各處可能有不同的值。因此, 在用電感法測量它們的Tc 時, 便遇到一些新的問題。Cooper在測量氣相沉積Nb3Sn樣品的Tc時, 曾指出電感法只能反映樣品表面層的性質(zhì), 只有在對樣品進行進一步的化學分析和X射線分析后, 才發(fā)現(xiàn)樣品內(nèi)層的成分不均勻性.Newkirk 等叫在測量氣相沉積Nb3Ge 樣品時, 強調(diào)了盡量避免和高Tc超導體薄膜有關(guān)的所謂“ 罐效應” 。他先使用降低工作頻率( 23 Hz) 的方法, 后又把樣品研磨成粉末才有效地消除了“ 罐效應” .但他沒有說明“ 罐效應” 的實質(zhì), 只猜測這種“ 罐” 可能出現(xiàn)在大塊樣品中. Cod 廣, 和Newkirk 等從實驗上觀察到工作頻率不同, 轉(zhuǎn)變曲線也稍有不同。Cedy 認為這是樣品處于中間態(tài)時, 渦流損耗電阻因工作頻率不同而不同所造成的. Newkirk認為這是樣品均勻性的一種證明, 但沒說明原因. schawlow 等曾從趨膚深度必須很大于超導穿透深度出發(fā), 提出工作頻率以100KH左右為宜。

超導轉(zhuǎn)變溫度一種電感法測量超導轉(zhuǎn)變溫度

下面介紹一套利用電感法測量測量超導體臨界溫度Tc的實驗裝置。采用數(shù)-模轉(zhuǎn)換器由X-Y記錄儀直接描繪超導轉(zhuǎn)變曲線，觀察超導轉(zhuǎn)變過程，一套由DWT-702改裝的恒溫控制裝置，可作4.2-20K的定點測量。整個裝置操作簡單、控制容易、精確度較高，為大量探索高溫超導體提供了有利條件。

樣品置于振蕩器的LC震蕩賄賂的電感線圈中，在溫度接近于Tc時，磁通從樣品內(nèi)排出，樣品由正常磁性轉(zhuǎn)變?yōu)榭勾判?，引起線圈內(nèi)部電感量

另外，還有一種電感法，其原理是基于超導體的邁斯納效應。把樣品放在一個小螺線管側(cè)量線圈中從自感定義圈可知, 線圈自感和線圈內(nèi)磁通所占據(jù)的面積成正比。當樣品發(fā)生從正常態(tài)到超導態(tài)的轉(zhuǎn)變時, 磁通將從已變?yōu)槌瑢B(tài)的部分排出, 因而線圈內(nèi)磁通占據(jù)面積減小,那么自感也將減小, 且成正比關(guān)系。

超導轉(zhuǎn)變溫度電阻法測量超導轉(zhuǎn)變溫度

電阻法測量Tc的原理是利用超導體由正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢B(tài)( 反之亦然) 時, 電阻率突變?yōu)榱愕奶卣鞔_定T , 值. 電阻法一般電阻法測量Tc值 。 電阻法一般適用于測超導相連續(xù)的線狀、帶狀和薄膜等規(guī)則樣品。 對多相超導樣品, 它只反映樣品中最高T c 相的T c 值。測量時給裝在低溫恒溫器上的待測樣品輸入微小的恒定電流, 樣品兩端可取得一定的電壓信號. 該信號可直接由數(shù)字電壓表顯示, 或由X -Y 函數(shù)記錄儀畫出樣品電壓( V3 ) 與溫度計電壓( V T ) 的變化曲線。隨著樣品溫度的降低, 樣品電阻逐漸減小. 當樣品溫度降低到T 。值時, 樣品發(fā)生正常一一超導態(tài)的轉(zhuǎn)變, 此時電阻突變?yōu)榱? 樣品兩端的電壓也變?yōu)榱? 此時的溫度即為所要測量的轉(zhuǎn)變溫度( Tc)。

本實驗裝置，如圖1，其主要由真空絕熱式恒溫器, 液氦金屬杜瓦, 銘一鐵電阻低溫溫度計及有關(guān)測量線路組成,現(xiàn)分述如下:

1）真空絕熱式恒溫器, 結(jié)構(gòu)所示. a 為德銀板制成的真空絕熱罩, 夾層抽成真空時, 可將恒溫器與液氦隔絕, 控制夾層真度可得到所需要的熱交換效果.b 為紫銅輻射屏。恒溫塊c 是由紫銅制成的八面柱體, 每面上可裝一個待測樣品或1溫度計.d 為使樣品升溫的加熱器, 由室溫電阻3 0 0 Q 的錳銅線構(gòu)成. 在由膠木板制成的恒溫塊托盤f 與加熱器d 之間加有尼龍絕熱墊“ 。測量引線經(jīng)不誘鋼支撐管g 引到金屬杜瓦容器外。

2) 液氦金屬杜瓦

我們使用科學院低溫試驗中心制的多屏和高真空絕熱式, 容積為5 升的不銹鋼液氦金屬杜瓦. 外徑15 0 毫米, 內(nèi)徑90 毫米, 高1 1 0 毫米. 液氦日蒸發(fā)量為1 升/ 日. 用于密封液氦杜瓦端口的法蘭蓋上裝有恒溫器支撐管、真空絕熱罩吊桿、輸液管、液面指器、回氣管等。

3) 低溫溫度計精確地測量溫度是低溫, 超導實驗中非常重要的內(nèi)容. 實驗中用Lakeshore 公的鍺一鐵電阻溫度計作為測溫溫度計, 其在0.3 k-27 k 范圍內(nèi)精確度為士0.003 k . 該溫度計靈敏度高, 重復性好, 采用四端引線法測量溫度。

4) 測量線路為常規(guī)電路, 這里不再贅述。

超導轉(zhuǎn)變溫度靜態(tài)法和動態(tài)法測量超導轉(zhuǎn)變溫度

區(qū)別與聯(lián)系：目前, 測定超導轉(zhuǎn)變溫度常常是先逐點固定溫度, 測定樣品在對應溫度下的電阻值或繞在其外面線圈的電感值, 再描成曲線, 找出Tc,這種測量方法稱為靜態(tài)法. 此時常使用所謂“ 雙室” 靜態(tài)恒溫器,這種方法的特點是樣品和溫度計都是處于同一平衡條件下,并在有精密的控溫設(shè)備時, 測量精度較高. 但缺點是: 測量是間斷式的, 不能直接自動、連續(xù)畫出光滑的Tc轉(zhuǎn)變曲線, 操作麻煩, 消耗液氦較多, 側(cè)試的樣品較少等二因而也不能直接觀察樣品發(fā)生超導轉(zhuǎn)變的情況而動態(tài)測定法, 即在變溫過程中自動連續(xù)測定Tc。法,則可避免這些缺點. 所以, 目前在探索高溫超導體中越來越多地采用這種方法測定Tc ,特別是用于快速測定樣品超導變化的情況 .

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臨界溫度

聚合物究竟出現(xiàn)兩種熱轉(zhuǎn)變或僅一種，取決于其形態(tài)。晶態(tài)聚合物冷卻結(jié)晶時的溫度稱為T_m。非晶態(tài)聚合物冷卻至鏈的蠕動運動停止時的溫度為T_g。完全非晶態(tài)的聚合物只出現(xiàn)T_g。半晶態(tài)聚合物兼有結(jié)晶熔融溫度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。導體由普通狀態(tài)向超導狀態(tài)轉(zhuǎn)變時的溫度。轉(zhuǎn)變溫度也稱 臨界溫度。

用T_c表示， 鉛的轉(zhuǎn)變溫度是T_c=7.0k

水銀的轉(zhuǎn)變溫度是T_c=4.2k

鋁的轉(zhuǎn)變溫度是T_c=1.2k

鎘的轉(zhuǎn)變溫度是T_c=0.6k

玻璃化轉(zhuǎn)變是指無定形或半結(jié)晶的聚合物材料中的無定形區(qū)域在降溫過程中從橡膠態(tài)或高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)的一種可逆變化。在橡膠態(tài)/高彈態(tài)時，分子能發(fā)生相對移動(即分子重排)，在玻璃態(tài)，分子重排被凍結(jié)。玻璃化轉(zhuǎn)變可分為兩類，一類是傳統(tǒng)的玻璃化溫度，可由傳統(tǒng)的DSC/DTA, TMA技術(shù)獲得，受冷卻速率的影響;另一類是所謂動態(tài)玻璃化轉(zhuǎn)變，由調(diào)制DSC/DMA或DEA技術(shù)獲得，制約于頻率。動態(tài)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度總是高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 。

當溫度降低時，材料的屈服點升高，材料變脆。材料在溫度降低時由韌性斷裂變?yōu)榇嘈詳嗔延幸粋€轉(zhuǎn)變溫度，稱為韌-脆性轉(zhuǎn)變溫度。韌-脆性轉(zhuǎn)變溫度的定義為：“在一系列不同溫度的沖擊試驗中，沖擊試驗吸收功急劇變化或斷口韌性急劇轉(zhuǎn)變的溫度區(qū)域”。韌-脆性轉(zhuǎn)變溫度反映了溫度對金屬材料韌性或脆性的影響，對壓力容器、艦船及橋梁等在低溫條件下工作的結(jié)構(gòu)及零件的安全性十分重要，它是從韌性角度選用金屬材料的重要依據(jù)。

韌脆轉(zhuǎn)變溫度（ductile-to-brittle transition temperature），主要針對隨著溫度的變化，鋼鐵的內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而鋼鐵的韌性和脆性發(fā)生相應的變化。在脆性轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域以上，金屬材料處于韌性狀態(tài)，斷裂形式主要為韌性斷裂；在脆性轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域以下，材料處于脆性狀態(tài)，斷裂形式主要為脆性斷裂（如解理）。脆性轉(zhuǎn)變溫度越低，說明鋼材的抵抗冷脆性能越高。