本实用新型属于教学实验装置领域，尤其涉及一种高临界温度超导体实验装置。
背景技术：
低温实验中常需测量高临界温度超导材料的转变温度等基本特性，实验需在能长时间保持液氮77k(—196℃)低温的实验装置中进行，实验装置要能随意控制超导材料降温速率，不能太快降温或太慢(液氮气化损失多)，以方便测量超导材料转变温度曲线等物理变化数据，让学生能观察到高温超导体在高于液氮温度(77k)的某一温度(tc)突然快速发生零电阻的物理现象。
由于高温氧化物超导材料为质地松脆的陶瓷材料，受低温影响，表面会凝结大气中的水分，使之受潮而损坏。超导样品电阻较小，为消除测量引线对测量的影响，常采用四端子法。四个电极常用铟材料在超导样品上磨压制成，电极与细引线连接很不可靠，极易脱落。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高临界温度超导体实验装置。本实用新型用于大专院校物理教学实验，可随意控制超导样品降温速率、测量超导材料转变温度曲线等物理变化。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高临界温度超导体实验装置，包括真空保温瓶、l形管状立杆、牵引装置、紫铜圆筒和电缆组成；其中，紫铜圆筒内设有铂电阻温度传感器、超导样品和均温块；真空保温瓶内盛有液氮；电缆由六根芯线组成；牵引装置包括牵引圈、锁定螺丝、钢丝绳和滑轮；牵引圈套在l形管状立杆上，设有锁定螺丝；钢丝绳一端固定连接紫铜圆筒，另一端固定连接牵引圈；钢丝绳绕在滑轮上，滑轮安装在l形管状立杆上；超导样品外缠有绝缘胶带，并绕在均温块上，均温块安装铂电阻温度传感器；超导样品两端各焊有两根引线；电缆中的芯线一端从l形管状立杆中间穿过再从l形管状立杆底部穿出，另一端分别连接超导样品两端的引线和铂电阻温度传感器。
进一步地，还包括平台；l形管状立杆固定在平台上，真空保温瓶放在平台上。
进一步地，还包括透明上盖；透明上盖开有通孔；钢丝绳穿过透明上盖通孔连接紫铜圆筒；电缆穿过透明上盖通孔进入紫铜圆筒。
进一步地，所述透明上盖为有机玻璃。
进一步地，所述l形管状立杆是钢管。
进一步地，所述超导样品为超导线材。
进一步地，所述均温块为圆柱形。
进一步地，还包括测试仪器；电缆中的六芯线从l形管状立杆底部穿出后连接测试仪器。
进一步地，所述测试仪器包括直流恒流电源和直流微伏计；直流恒流电源通过两根引线分别连接超导样品两端外侧，直流微伏计也通过两根引线分别连接超导样品两端内侧。
进一步地，所述电缆沿着紫铜圆筒上方的钢丝绳绕成螺旋弹簧状。
本实用新型具有如下有益效果：
1、钢丝绳牵引装置使实验者能随意控制超导材料降温速率，可快可慢或保持一定降温速率；
2、采用超导线材样品，不会潮解；
3、采用普通金属真空保温瓶，低成本但保温效果佳，少量液氮就可完成实验。
附图说明
图1是本实用新型实施例示意图；
图2是本实用新型紫铜圆筒结构图；
图3是本实用新型测试仪器连接示意图；
图4为本实用新型测得的转变温度曲线；
图中：平台1，真空保温瓶2，l形管状立杆3，牵引圈4，锁定螺丝5，钢丝绳6，滑轮7，透明上盖8，紫铜圆筒9，铂电阻温度传感器10，超导样品11，均温块12，细电缆13，测试仪器14。
具体实施方式
下面结合附图与实施方式对本实用新型作进一步详细描述：
如图1所示，本实用新型一种高临界温度超导体实验装置，由平台1、真空保温瓶2、l形管状立杆3、钢丝绳牵引装置、透明上盖8、紫铜圆筒9、细电缆13和测试仪器14组成。其中，钢丝绳牵引装置包括牵引圈4、钢丝绳6和两个滑轮7；如图2所示，紫铜圆筒9内设有铂电阻温度传感器10，超导样品11和均温块12；l形管状立杆3包括横杆和竖杆；牵引圈4上设有锁定螺丝5；真空保温瓶2内盛有液氮(约占容器的1/2)；透明上盖8为有机玻璃，且开有通孔；超导样品11为包裹有金属薄膜的超导线材，不会潮解，且两端各焊有两根引线；均温块12为圆柱形；测试仪器14包括直流恒流电源和数字直流微伏计；l形管状立杆3是钢管；细电缆13由六根芯线组成。
l形管状立杆3竖杆固定在平台1上，l形管状立杆3上安装钢丝绳牵引装置；l形管状立杆3横杆右端和拐弯处各装一个滑轮7，用于引导钢丝绳6；钢丝绳6绕在两个滑轮7上，一端穿过透明上盖8通孔固定连接紫铜圆筒9，另一端固定连接牵引圈4；牵引圈4套在l形管状立杆3竖杆上。
真空保温瓶2放在平台1上。牵引圈4可以上下移动，使钢丝绳6另一端悬挂的紫铜圆筒9在真空保温瓶2内升降，旋紧锁定螺丝5可以锁定牵引圈4在l形管状立杆3竖杆上的位置，也就是达到控制紫铜圆筒9在真空保温瓶2内距液氮位置，从而调节紫铜圆筒9的降温速率的目的。随着液氮气化，液氮液面下降，只要旋松锁定螺丝5，向上移牵引圈4，紫铜圆筒9下降，可以增加降温速率。透明上盖8可用于观察真空保温瓶2内的液氮余量和紫铜圆筒9的位置，排放液氮气化产生的氮气，同时减少液氮气化消耗量。
超导样品11外侧缠有绝缘胶带，超导样品11缠绕在均温块12上，以增加超导样品11长度，使室温下超导样品11电阻更大，对比超导样品11超导时的零电阻，电阻变化更明显。均温块12上装有铂电阻温度传感器10，用于测量超导样品11的温度。细电缆13沿着紫铜圆筒9上方的钢丝绳6绕成可变长度的螺旋弹簧状，一端从l形管状立杆3中间穿过再从l形管状立杆3竖杆底部穿出后连接测试仪器14，另一端穿过透明上盖8通孔连接超导样品11上的引线和铂电阻温度传感器，其中两根芯线用于给铂电阻温度传感器供电；本实用新型采用四端子法测得超导样品11电阻值，具体地，如图3所示，直流恒流电源通过两根引线分别连接超导样品11两端外侧提供恒定的电流，数字直流微伏计也通过两根引线分别连接超导样品11两端内侧检测电压值，电压测量值与恒定电流的比值为超导样品11电阻值。根据铂电阻温度传感器10测得的温度t和超导样品11阻值r的关系从而得到超导样品11的转变温度曲线等物理性能。细电缆13和超导样品11引线采用碰焊法焊接。
本实用新型的工作过程具体为：基于贮存液氮的真空保温瓶2内液面以上空间存在的温度梯度，通过缓慢调节牵引圈4的位置从下往上，使紫铜圆筒9逐渐靠近液面，从而控制超导样品11的温度从室温开始降低，达到控制降温率的目的；在接近超导转变温度时，由于转变温度区间宽度较窄，变化很快，可提升一点紫铜圆筒9的位置，以减小降温速率；根据铂电阻温度传感器10测得的温度、直流恒流电源设定的电流值、数字直流微伏计检测的电压值，最终测得如图4所示的转变温度曲线。
最后，还要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的一个具体实施例。显然，本实用新型还可以有许多变形，本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。
1.一种高临界温度超导体实验装置，其特征在于，包括真空保温瓶、l形管状立杆、牵引装置、紫铜圆筒和电缆组成；其中，紫铜圆筒内设有铂电阻温度传感器、超导样品和均温块；真空保温瓶内盛有液氮；电缆由多根芯线组成；牵引装置包括牵引圈、锁定螺丝、钢丝绳和滑轮；牵引圈套在l形管状立杆上，设有锁定螺丝；钢丝绳一端固定连接紫铜圆筒，另一端固定连接牵引圈；钢丝绳绕在滑轮上，滑轮安装在l形管状立杆上；超导样品外缠有绝缘胶带，并绕在均温块上，铂电阻温度传感器安装在均温块上；超导样品两端各焊接有两根引线；电缆中的芯线一端从l形管状立杆中间穿过再从l形管状立杆底部穿出，另一端分别连接超导样品两端的引线。
2.如权利要求1所述高临界温度超导体实验装置，其特征在于，还包括平台；l形管状立杆固定在平台上，真空保温瓶放在平台上。
3.如权利要求1所述高临界温度超导体实验装置，其特征在于，还包括透明上盖；透明上盖开有通孔；钢丝绳穿过透明上盖通孔连接紫铜圆筒；电缆穿过透明上盖通孔进入紫铜圆筒。
4.如权利要求3所述高临界温度超导体实验装置，其特征在于，所述透明上盖为有机玻璃。
5.如权利要求1所述高临界温度超导体实验装置，其特征在于，所述l形管状立杆是钢管。
6.如权利要求1所述高临界温度超导体实验装置，其特征在于，所述超导样品为超导线材。
7.如权利要求1所述高临界温度超导体实验装置，其特征在于，所述均温块为圆柱形。
8.如权利要求1所述高临界温度超导体实验装置，其特征在于，还包括测试仪器；电缆中的芯线从l形管状立杆底部穿出后连接测试仪器。
9.如权利要求8所述高临界温度超导体实验装置，其特征在于，所述测试仪器包括直流恒流电源和直流微伏计；直流恒流电源通过两根引线分别连接超导样品两端外侧，直流微伏计也通过两根引线分别连接超导样品两端内侧。
10.如权利要求1所述高临界温度超导体实验装置，其特征在于，所述电缆沿着紫铜圆筒上方的钢丝绳绕成螺旋弹簧状。
技术总结