測量高溫超導體特性實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于教學實驗裝置，更具體地說，它屬于大專院校物理實驗中測量高溫超 導體特性的實驗裝置。
【背景技術】
[0002] 低溫實驗中常需測量高臨界溫度超導材料的轉變溫度等基本特性，實驗需在能長 時間保持液氮77K(-196°C)低溫的實驗裝置中進行，實驗裝置要能隨意控制超導材料降溫 速率，不能太快降溫或太慢（液氮氣化損失多），以方便測量超導材料轉變溫度曲線等物理 變化數(shù)據(jù)，讓學生能觀察到高溫超導體在高于液氮溫度（77K)的某一溫度突然快速發(fā)生零 電阻的物理現(xiàn)象。
[0003]由于高溫氧化物超導材料為質地松脆的陶瓷材料，受低溫影響，表面會凝結大氣 中的水份，使之受潮而損壞。超導樣品電阻較小，為消除測量引線對測量的影響，常采用四 端子法。四個電極常用銦材料在超導樣品上磨壓制成，電極與細引線連接很不可靠，極易脫 落。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種測量高溫超導體特性的實驗裝 置。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：一種測量高溫超導體特性的實驗裝 置，其特征在于，包括升降機、橫桿、接線盒、線管、圓蓋、紫銅圓筒、真空保溫瓶、圍欄；所述 升降機和圍欄均安裝在平臺上；真空保溫瓶安裝于圍欄中；橫桿安裝在升降機的頂端，接 線盒安裝在橫桿的末端；線管上端與接線盒相連，下端具有外螺紋，下端穿過圓蓋，與紫銅 圓筒相連； 所述紫銅圓筒包括筒帽、筒身、導熱桿、導熱片和筒蓋，其中，筒蓋為中央有圓凸臺圓餅 狀，筒蓋開有中心通孔，筒蓋的中心通孔的具有與線管末端外螺紋相匹配的內螺紋，筒蓋與 線管螺紋連接；筒帽套在筒蓋的圓凸臺上，筒帽具有內螺紋，筒身上端具有與筒帽上內螺紋 相配合的外螺紋；旋緊筒帽可使筒蓋緊壓筒身上端口而密閉。導熱片通過導熱桿安裝在筒 身的底部；測試組件安裝在筒蓋下面； 所述測試組件包括兩塊蓋板、引出線、基板、超導樣品、襯墊板、四個彈性頂針、銦絲、鉑 電阻、調壓螺絲和頂針夾板?；骞潭ㄔ谕采w下面，基板開有引線通孔、鉑電阻腔和安裝腔， 鉑電阻腔和安裝腔通過引線通孔與筒蓋相通；頂針夾板固定在安裝腔內，四個彈性頂針依 次排列安裝在頂針夾板上，四個彈性頂針上端分別與四根相互絕緣的引出線相連，引出線 依次穿過、筒蓋、線管、接線盒與測試電路相連；鉑電阻安裝在鉑電阻腔內，引線一端與鉑電 阻相連，另一端依次穿過筒蓋、線管、接線盒與測量儀表相連；超導樣品、襯墊板依次安裝在 彈性頂針下方；調壓螺絲旋入基板的下部螺孔，并頂住襯墊板，旋調二個螺絲可調節(jié)超導樣 品受彈性頂針的壓力大小及均勻度；兩塊蓋板分別通過多個螺絲緊壓在基板的前后兩面； 基板前后兩面均有環(huán)形銦絲凹槽，銦絲嵌于銦絲凹槽內。
[0006] 由于采用上述技術方案，該發(fā)明具有如下有益效果： 1.使實驗者能隨意控制超導材料降溫速率，可快可慢或保持一定降溫速率。
[0007] 2.采用四個彈性頂針與超導樣品可靠接觸，不用焊接且更換樣品方便。
[0008] 3.采用普通真空保溫瓶，低成本但保溫效果佳，少量液氮就可完成實驗。
[0009] 4.測試組件密閉設計，使超導樣品不易受潮或液氮浸入，可多次實驗不損壞。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明的結構示意圖； 圖2是紫銅圓筒的剖視圖； 圖3是測試組件的結構示意圖； 圖4是升降機的示意圖； 圖5為筒蓋（中央有圓凸臺的圓餅狀）的結構示意圖； 圖中：真空保溫瓶1，測試組件2,紫銅圓筒3,線管4,圓蓋5,圍欄6,橫桿7,螺絲8,平 臺9,升降機10,超導樣品11，襯墊板12,彈性頂針13,銦絲凹槽14,調壓螺絲15,頂針夾板 16,引出線17,基板18,鉑電阻19,蓋板20,齒條桿21，旋鈕22,立筒23,接線盒24,固定套 25、筒帽26、筒身27、導熱桿28、導熱片29、筒蓋30。
【具體實施方式】
[0011] 如圖1所示，一種測量高溫超導體特性的實驗裝置，包括升降機1〇、橫桿7、接線盒 24、線管4、圓蓋5、紫銅圓筒3、真空保溫瓶1、圍欄6 ;所述升降機10和圍欄6均安裝在平 臺9上。真空保溫瓶1安裝于圍欄6中，以防止側翻；橫桿7安裝在升降機10的頂端，接線 盒24安裝在橫桿7的末端；線管4上端與接線盒24相連，下端具有外螺紋，下端穿過圓蓋 5,與紫銅圓筒3相連；圓蓋5蓋在真空保溫瓶1瓶口，可減少液氮氣化消耗量。具體地，在 升降機10的頂部水平安裝圓筒狀的固定套25,橫桿7位于固定套25內部，固定套25上部 旋有螺絲8,當需要調節(jié)紫銅圓筒3的水平位置時，擰松螺絲8,調節(jié)橫桿7的位置，使得紫 銅圓筒3位于真空保溫瓶1的正上方，然后擰緊螺絲8。
[0012] 如圖2所示，所述紫銅圓筒3包括筒帽26、筒身27、導熱桿28、導熱片29和筒蓋 30,其中，筒蓋30為中央有圓凸臺的圓餅狀(如圖5所示，由兩個圓柱組成，上面圓柱的直徑 小于下面的圓柱的直徑)，筒蓋30開有中心通孔，筒蓋30的中心通孔的孔壁具有與線管4末 端外螺紋相匹配的內螺紋，筒蓋30與線管4螺紋連接；筒帽26套在筒蓋30的圓凸臺上，筒 帽26具有內螺紋，筒身27上端具有與筒帽26上內螺紋相配合的外螺紋。旋緊筒帽26可 使筒蓋30緊壓筒身27上端口而密閉。導熱片29通過導熱桿28安裝在筒身27的底部；測 試組件2安裝在筒蓋30下面，通過升降機10可控制紫銅圓筒3在真空保溫瓶1內升或降， 調節(jié)紫銅圓筒3下部導熱片29入浸液氮程度，有效控制測試組件2的降溫速率。
[0013] 如圖3所示，所述測試組件2包括兩塊蓋板20、引出線17、基板18、超導樣品11、 襯墊板12、四個彈性頂針13、銦絲、鉑電阻19、調壓螺絲15和頂針夾板16?；?8固定在 筒蓋30上，基板18開有引線通孔、鉑電阻腔和安裝腔，鉑電阻腔和安裝腔通過引線通孔與 筒蓋30相通；頂針夾板16固定在安裝腔內，四個彈性13頂針依次排列安裝在頂針夾板16 上，四個彈性頂針13上端分別與四根相互絕緣的引出線17相連，引出線17依次穿過、筒蓋 30、線管4、接線盒24與測試電路相連，用四端子法測量超導樣品11的轉變溫度曲線等物理 性能。鉑電阻19安裝在鉑電阻腔內，引線一端與鉑電阻19相連，另一端依次穿過筒蓋30、 線管4、接線盒24與測量儀表相連，以測試溫度。超導樣品11、襯墊板12依次安裝在彈性 頂針13下方。調壓螺絲15旋入基板18的下部螺孔，并頂住襯墊板12 ;在兩個調壓螺絲15 的作用下，均勻地上推超導樣品11，使得超導樣品11與四個彈性頂針13緊密接觸。本發(fā)明 通過彈性頂針13對樣品進行壓力接觸，取代了傳統(tǒng)的焊接，更換樣品方便且接觸可靠，降 低了接觸電阻對實驗的影響，同時也延長了超導樣品的使用壽命。
[0014]兩塊蓋板20分別通過螺絲緊壓在基板18的前后兩面；基板18前后兩面均有環(huán)形 銦絲凹槽14,銦絲嵌于銦絲凹槽14內。兩塊蓋板20緊壓使銦絲形變，能有助更好密封。
[0015] 基板18與前后蓋板20為紫銅材質，襯墊板12、頂針夾板16為絕緣板材，螺絲均為 不銹鋼螺絲。彈性頂針13為內有不銹鋼壓簧的鍍金銅質雙套管。
[0016] 如圖4所示，所述升降機由齒條桿21、旋鈕22、立筒23、齒輪組成，所述齒條桿21 和齒輪均固定安裝在立筒內，齒條桿21和齒輪嚙合，旋鈕22和齒輪相連，順時針旋轉旋鈕 22,齒條桿21向下運動，升降機下降；相反，逆時針旋轉旋鈕22,齒條桿21向上運動，升降 機上升。
【主權項】
1. 一種測量高溫超導體特性的實驗裝置，其特征在于，包括升降機（10)、橫桿（7)、接 線盒（24)、線管（4)、圓蓋（5)、紫銅圓筒（3)、真空保溫瓶（1)、圍欄（6);所述升降機（10)和 圍欄（6)均安裝在平臺（9)上；真空保溫瓶（1)安裝于圍欄（6)中；橫桿（7)安裝在升降機 (10)的頂端，接線盒（24)安裝在橫桿（7)的末端；線管（4)上端與接線盒（24)相連，下端 具有外螺紋，下端穿過圓蓋（5)，與紫銅圓筒（3)相連； 所述紫銅圓筒（3)包括筒帽（26)、筒身（27)、導熱桿（28)、導熱片（29)和筒蓋（30)，其 中，筒蓋（30)為中央有圓凸臺的圓餅狀，筒蓋開有中心通孔，筒蓋（30)的中心通孔的具有 與線管（4)末端外螺紋相匹配的內螺紋，筒蓋（30)與線管（4)螺紋連接；筒帽（26)套在筒 蓋（30)的圓凸臺上，筒帽（26)具有內螺紋，筒身（27)上端具有與筒帽（26)上內螺紋相配 合的外螺紋；導熱片（29)通過導熱桿（28)安裝在筒身（27)的底部；測試組件（2)安裝在筒 蓋（30)下面； 所述測試組件（2)包括兩塊蓋板（20)、引出線（17)、基板（18)、超導樣品（11)、襯墊板 (12)、四個彈性頂針（13)、銦絲、鉑電阻（19)、調壓螺絲（15)和頂針夾板（16);基板（18)固 定在筒蓋（30)下面，基板（18)開有引線通孔、鉑電阻腔和安裝腔，鉑電阻腔和安裝腔通過 引線通孔與筒蓋（30)相通；頂針夾板（16)固定在安裝腔內，四個彈性（13)頂針依次排列 安裝在頂針夾板（16)上，四個彈性頂針（13)上端分別與四根相互絕緣的引出線（17)相連， 引出線（17)依次穿過、筒蓋（30)、線管（4)、接線盒（24)與測試電路相連；鉑電阻（19)安裝 在鉑電阻腔內，引線一端與鉑電阻（19)相連，另一端依次穿過筒蓋（30)、線管（4)、接線盒 (24)與測量儀表相連；超導樣品（11)、襯墊板（12)依次安裝在彈性頂針（13)下方；調壓螺 絲（15)旋入基板（18)的下部螺孔，并頂住襯墊板（12);兩塊蓋板（20)分別通過多個螺絲 緊壓在基板（18)的前后兩面；基板（18)前后兩面均有環(huán)形銦絲凹槽（14)，銦絲嵌于銦絲凹 槽（14)內。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可隨意控制超導樣品降溫速率、延長樣品使用壽命的測量高溫超導體特性的實驗裝置。該實驗裝置采用齒輪與齒條桿吻合機構形式的升降機控制裝有測試組件的紫銅圓筒在真空保溫瓶內升或降，改變入浸液氮程度，調節(jié)超導樣品降溫速率。全密封測試組件加上多種防潮措施有效延長樣品使用壽命。用彈性頂針對樣品壓力接觸方式取代了焊接，更換樣品方便并接觸可靠。
【IPC分類】G09B23-00, G01R33-12
【公開號】CN104614691
【申請?zhí)枴緾N201510031804
【發(fā)明人】樂培界, 李祖樟, 周小風
【申請人】杭州精科儀器有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月22日