專利名稱：超導(dǎo)特性演示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是超導(dǎo)特性演示裝置，屬于應(yīng)用超導(dǎo)電性的器件。
長(zhǎng)期以來(lái)，超導(dǎo)電性的演示受低溫條件的限制，不可能在社會(huì)各界，特別是青少年學(xué)生中進(jìn)行科學(xué)普及。隨著近二年來(lái)，氧化物高溫超導(dǎo)電性的發(fā)現(xiàn)，使超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到液N2溫區(qū)，這不僅出現(xiàn)了在液N2溫區(qū)應(yīng)用超導(dǎo)技術(shù)的可能性，也為向社會(huì)各界，特別是青少年學(xué)生普及超導(dǎo)知識(shí)，直觀地了介超導(dǎo)特性提供了方便。
零電阻和抗磁性是超導(dǎo)體的二個(gè)相互獨(dú)立的特性。一般說(shuō)來(lái)，演示這一個(gè)特性需要低溫介質(zhì)、專門(mén)儀器和測(cè)量方法。為了普及超導(dǎo)知識(shí)，直觀地演示或讓學(xué)生自己觀察超導(dǎo)特性，儀器裝置應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單。同時(shí)，盛放低溫介質(zhì)的容器應(yīng)該透明，以便能用肉眼直接觀察置于其中的超導(dǎo)體的抗磁性。當(dāng)然，這種容器可以使用燒杯或其它透明器皿，但當(dāng)灌入N2后，這些器皿表面很快會(huì)結(jié)霜，變得不透明，使觀察困難。
本實(shí)用新型的目的在于提供一個(gè)簡(jiǎn)單、實(shí)用的超導(dǎo)特性演示裝置，能清楚地顯示超導(dǎo)體的抗磁性和零電阻，便于教學(xué)演示和科學(xué)普及，也可供學(xué)生作為物理實(shí)驗(yàn)裝置。
本實(shí)用新型由低溫介質(zhì)及其容器、超導(dǎo)體、永磁體組成。當(dāng)要顯示零電阻特性時(shí)，可用測(cè)量?jī)x器顯示從室溫到超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度時(shí)的電阻降低，直到出現(xiàn)零電阻。本實(shí)用新型的特征在于使用氧化物高溫超導(dǎo)體、液N2低溫介質(zhì)和透明液N2容器，透明液N2容器是玻璃或石英真空杜瓦瓶。由于杜瓦瓶的真空絕熱，避免了液N2灌入后的表面結(jié)霜，保證了直接肉眼觀察。
本實(shí)用新型使用的高溫氧化物超導(dǎo)體可以是任何77K以上呈現(xiàn)超導(dǎo)性的氧化物。如Y－Ba－Cu－O系、Bi－Sr－Ca－Cu－O系、Tl－Ba－Ca－Cu－O系等。形狀一般為圓片形，以與杜瓦瓶的截面相配。
本實(shí)用新型使用的永磁體可以是任何高磁能積、高矯頑力的永久磁體，如Nd－Fe－B系、Sm－Co系、Pt－Co系或Al－Ni－Co系等。形狀一般為圓柱形。
以下通過(guò)
本實(shí)用新型的實(shí)施例。
圖中1為玻璃杜瓦瓶，2為高溫氧化物超導(dǎo)體、3是永久磁體，4是液N2，5是杜瓦瓶底痤。
杜瓦瓶1的內(nèi)徑在20－65mm，高溫氧化物超導(dǎo)體的直徑略小于杜瓦并的內(nèi)徑。為減小成本，杜瓦瓶可采用市售的普通保溫杯的未鍍Ag的玻璃原胚，但其內(nèi)徑較大。此時(shí)，可用非磁性材料制成內(nèi)徑與高溫超導(dǎo)體直徑相當(dāng)，外徑與保溫杯內(nèi)徑相當(dāng)?shù)沫h(huán)形固定架固定高溫超導(dǎo)體并一起置于杜瓦瓶中。本實(shí)施例中的氧化物高溫超導(dǎo)體采用YBa2Cu3O7，直徑15－30mm，厚度1.5－5mm，可放置多片。本實(shí)施例中的永久磁體使用Nd－Fe－B圓柱體，長(zhǎng)6－8mm，直徑4－8mm，為了使永磁體穩(wěn)定地懸浮于超導(dǎo)體中部上方而不偏向杜瓦瓶?jī)?nèi)壁，氧化物超導(dǎo)體的上表面可制成碗狀。
使用上述裝置，當(dāng)灌入液N2，氧化物超導(dǎo)體處在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)，可明顯地觀察到超導(dǎo)體的抗磁性，永久磁體懸浮于氧化物超導(dǎo)體的上方。如要觀察氧化物超導(dǎo)體的零電阻現(xiàn)象，則可在氧化物超導(dǎo)體上制作電極，連接到電阻測(cè)量?jī)x器上?？汕逦赜^察到氧化物超導(dǎo)體從室溫到77K時(shí)的電阻降低，直到出現(xiàn)零電阻。
使用本裝置，除可以直觀地演示超導(dǎo)體的二個(gè)基本特性外，還可以用于講介許多物理知識(shí)和物理現(xiàn)象。例如，可介紹超導(dǎo)材料、永磁材料的知識(shí)，介釋真空絕熱現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)抗磁性時(shí)，可用非磁性物體觸動(dòng)懸浮的永久磁體，永磁體可繞水平軸或與地面垂直的軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，顯示磁懸浮軸承(磁性軸承)原理等。因此，本實(shí)用新型可廣泛用作課堂演示教具及科學(xué)普及教具，使廣大青少年了介超導(dǎo)現(xiàn)象的某些應(yīng)用原理。
本裝置耗液N2每小時(shí)僅約1／3升，所需費(fèi)用僅約0.70元。當(dāng)演示時(shí)間較長(zhǎng)，杜瓦瓶表面開(kāi)始結(jié)霜時(shí)，只需用酒精棉球稍加擦拭，即可恢復(fù)透明。氧化物超導(dǎo)體經(jīng)一次演示后，保存在室溫干燥環(huán)境下，可在3－6個(gè)月內(nèi)重復(fù)多次使用。因此，本實(shí)用新型具有裝置簡(jiǎn)單，成本低，演示清晰、直觀的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.本實(shí)用新型是超導(dǎo)特性演示裝置，屬于應(yīng)用超導(dǎo)電性的器件，它由低溫介質(zhì)及其容器、超導(dǎo)體、永磁體及電阻測(cè)量?jī)x器組成，本實(shí)用新型的特征在于使用氧化物超導(dǎo)體、液N2低溫介質(zhì)及玻璃或石英真空杜瓦瓶。
2.按權(quán)利要求1所述的演示裝置，其特征在于所說(shuō)的氧化物超導(dǎo)體可以是Y－Ba－Cu－O系、Bi－Sr－Ca－Cu－O系或Tl－Ba－Ca－Cu－O系。
3.按權(quán)利要求1或2所述的演示裝置，其特征在于所說(shuō)的氧化物超導(dǎo)體是YBa2Cu3O7，直徑15－30mm，厚1.5－5mm。
4.按權(quán)利要求1所述的演示裝置，其特征在于所說(shuō)的永久磁體可以是Nd－Fe－B系、Sm－Co系、Pt－Co系或Al－Ni－Co系。
5.按權(quán)利要求1或4所述的演示裝置，其特征在于永久磁體是Nd－Fe－B圓柱體，尺寸為直徑4－8mm，長(zhǎng)6－8mm。
6.按權(quán)利要求3所述的演示裝置，其特征在于所說(shuō)的氧化物超導(dǎo)體的上表面制成碗狀。
7.按權(quán)利要求1所述的演示裝置，其特征在于所說(shuō)的杜瓦瓶可采用市售的普通保溫杯未鍍Ag的原胚。
專利摘要一種超導(dǎo)特性演示裝置，屬于應(yīng)用超導(dǎo)電性的器件。它由低溫介質(zhì)及其容器、超導(dǎo)體、永磁體及電阻測(cè)量?jī)x器組成，其特征是使用氧化物高溫超導(dǎo)體，只需使用液N
文檔編號(hào)G09B23/00GK2042992SQ8821781
公開(kāi)日1989年8月16日 申請(qǐng)日期1988年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月23日
發(fā)明者傅耀先 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海冶金研究所