超导体以及超导体的应用简单介绍.ppt

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1、吴瑾照2014-5-12超导体以及超导体应用123超导现象发现与历史超导体的特性超导体的应用以及前景4超导体的分类与其他超导原理1913年荷兰实验物理学家昂内斯，他在1911年首次发现低温条件下的某些金属有超导现象，并由此开拓了低温物理学和超导物理学这些新的物理分支，从而获得当年的物理学奖。2.1972年巴丁（JohnBardeen）、库珀（LeonNorthCooper）和施里弗（JohnRobertSchrieffer）因发现称为BCS理论的超导理论，共同分享了1972年度诺贝尔物理学奖。3.1973年江崎玲于奈（LeoEsaki）和加埃沃（IvarGiaever）因分别发现半导

2、体和超导体中的隧道贯穿、约瑟夫森（BrianDavidJosephson）因从理论上预言了通过隧道阻挡层的超电流的性质，特别是被称为“约瑟夫森效应”的实验现象，共同分享了1973年度诺贝尔物理学奖。4.1987年柏诺兹(J.GeorgBednor)和缪勒(KarlA.Muller)因发现钡镧铜氧系统中的高Tc超导电性，共同分享了1987年度诺贝尔物理学奖。超导原理电阻：电流是导体中电子的定向移动，电子在原子间移动时，由于原子与原子核间的电磁力作用会引起原子振动。这个振动就是电阻产生的原因。超导体中存在着电子对，这些电子对可以平稳地通过由失去部分电子的原子所组成的通道。不会引起原子振动，

3、即超导现象。超导体的发现1911年，荷兰莱顿大学的卡茂林-昂尼斯意外地发现，将汞冷却到-268.98℃时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡茂林-昂尼斯称之为超导态。卡茂林由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。在他之后，人们开始把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导历史1911年，昂内斯在液氦温度下研究金属的电阻与温度的关系时，发现温度T=4.2K附近水银样品的电阻从0.125欧姆突然降至零，他把这种现象称为零电阻性或超导电性。出现超导电现象的那个温度称为临界温度或转变温度，用TC表示。自1911年以后

4、，又发现了23种纯金属也具有超导性。包括水银在内，24种纯金属超导材料的临界温度范围为0.1K—9.13K，最高温度为9.13K的是铌元素。1950年，科学家将注意力转向了合金和化合物。1952年，发现了临界温度为17K的硅化钒，不久又发现了临界温度为18K的铌锡合金，这在当时是最高的临界温度，以后又陆续发现了若干铌系列合金超导体。超导历史1973年，科学家发现了铌锗合金，其临界温度为23.3K，该纪录保持了13年。1986年，米勒和贝德诺尔茨发现了一种氧化物（镧-钡-铜-氧化物陶瓷超导材料）具有35K的高温超导性，突破了传统“氧化物陶瓷是绝缘体”的观念。1986年底，美国贝尔实验室研究

5、的氧化物超导材料，其临界超导温度达到40K，液氢的“温度壁垒”被跨越。超导历史1987年，中国科学家赵忠贤在钇-钡-铜-氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，液氮的禁区（77K）也被突破了，这使超导转变温度高于液氮的气化温度，使资源丰富、价格低廉的液氮作为超导体工作的冷却剂成为可能。人们将这类铜基氧化物超导（TC>77K)叫做高温超导体。1987年底铊-钡-钙-铜-氧系材料又把临界超导温度的纪录提高到125K。1991年发现了球状碳分子碳60在掺入钾、铯、钕等元素后，也有超导性。1993年，人们发现了超导临界转变温度为133K的汞-钡-钙-氧系材料超导体的特性迈斯纳效应零电阻现象如何

6、判定一种材料是不是超导体？？？约瑟夫逊效应迈斯纳效应在一个浅平的锡盘中，放入一个体积很小磁性很强的永久磁铁，然后把温度降低，使锡出现超导性。这时可以看到，小磁铁竟然离开锡盘表面，飘然升起，与锡盘保持一定距离后，便悬空不动了。这是由于超导体的完全抗磁性，使小磁铁的磁力线无法穿透超导体，磁场发生畸变，便产生了一个向上的浮力。超导体的特性零电阻现象在较高的温度时是导体或半导体，甚至是绝缘体，可是当温度降到某一特定值Tc时，它的直流电阻突然下降为零的这一现象。超导体的特性约瑟夫逊效应在线形量子力学中，由于电子等微观粒子具有波粒二象性，当两块金属被一层厚度为几十至几百A的绝缘介质隔开时，电子等都可

7、穿越势垒而运动。加电压后，可形成隧道电流，这种现象称为隧道效应。若把上述装置中的两块金属换成超导体后，当其介质层厚度减少到30A左右时，由超导电子对的长程相干效应也会产生隧道效应，称为约瑟夫逊效应超导体的特性超导的分类通过材料对于磁场的相应可以把它们分为第一类超导和第二类超导对于第一类超导体只存在一个单一的临界磁场，超过临界磁场的时候，超导性消失；对于第二类超导体，他们有两个临界磁场值，在两个临界值之间，材料允许部分磁场穿透材料。通