專利名稱：應(yīng)用輻射線照射由復(fù)合氧化物制備常溫超導(dǎo)體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明可應(yīng)用于下述寬廣的領(lǐng)域(1)應(yīng)用于航天或地下空間存貯電能的超導(dǎo)體;(2)應(yīng)用于發(fā)生、傳送或分配電功率同時(shí)使電能損耗降至最低的超導(dǎo)體;(3)應(yīng)用于制成超導(dǎo)體電路或約瑟夫遜結(jié)型元件，其制法是應(yīng)用輻射線對(duì)基底上的普通導(dǎo)體薄膜進(jìn)行照射;(4)應(yīng)用于利用超導(dǎo)性質(zhì)的其它各種器件。
常規(guī)式電工設(shè)備和電子器件都伴隨有電能的大量損耗，以及因發(fā)熱所帶來的其它麻煩，迄今為止此一問題仍難于克服。在一種典型的常規(guī)方法中，超導(dǎo)體是靠簡單地?zé)Y(jié)各種氧化物而制成的。但是，應(yīng)用此種方法，即使是近年來研制成功的高溫超導(dǎo)體，其臨界溫度以絕對(duì)溫度表示，也只是約90°K或更低，所以仍然不能滿足實(shí)用要求。
在這些情況下，本發(fā)明的主要目的是提供一種制造超導(dǎo)體的方法，該超導(dǎo)體藉輻射線的照射能在液氮溫度至室溫的溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)穩(wěn)定的超導(dǎo)性質(zhì)。
為此目的，本發(fā)明提供了一種方法，用以制備能在液氮溫度至室溫的溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)穩(wěn)定的超導(dǎo)性質(zhì)的超導(dǎo)體，所述方法包括應(yīng)用一種輻射線對(duì)于具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的釔、鈧或鑭系元素的復(fù)合氧化物進(jìn)行照射，所述輻射線應(yīng)能導(dǎo)致原子位移，亦即用一種帶電荷的粒子束，例如一種電子束、質(zhì)子束、重離子束等等，或者是用一種不帶電荷的粒子束，例如一種中子束進(jìn)行照射。
本發(fā)明的方法能夠制造出在高溫條件下穩(wěn)定的超導(dǎo)體，而這是迄今為止采用常規(guī)材料和技術(shù)所不可能制出的，后者能作到的是用燒結(jié)法制造能在約100°K或較高的絕對(duì)溫度呈現(xiàn)穩(wěn)定超導(dǎo)性質(zhì)的超導(dǎo)體。
從以下對(duì)優(yōu)選實(shí)施方案的說明和附圖，即可清楚地了解到本發(fā)明的上述目的和其他目的、特點(diǎn)和優(yōu)越性。


圖1所示的是超導(dǎo)體的電阻與絕對(duì)溫度的關(guān)系，其中(a)是用輻射線照射之前的一種母體，(b)和(c)是應(yīng)用較小輻射劑量照射之后的母體。
圖2所示也是超導(dǎo)體的電阻與絕對(duì)溫度的關(guān)系，其中(a′)是用輻射線照射之前的一種母體，(b′)和(c′)是用較大輻射劑量照射之后的母體。
下文將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更具體的描述。
Ⅰ)母體(precusor)之制備1.為使釔、鈧或鑭系元素的復(fù)合氧化物(分別為Y-Ba-Cu-O、Sc-Ba-Cu-O和Ln-Ba-CU-O)于焙燒之后具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，基本的實(shí)施方法是將每種氧化物，即Y2O3、Sc2O3以及Ln2O3分別與碳酸鋇(BaCO3)和氧化銅(CuO)粉末相混合。更具體講，是將這三種元素(即離子半徑和化學(xué)性質(zhì)都很相似的釔、鈧以及鑭元素)中的每一種，分別與鋇和銅以1∶2∶3的原子比進(jìn)行混合，然后按下法焙燒。(Ln表示鑭系元素)2.將制成的粉末于普通的粉碎混合設(shè)備中進(jìn)行混合和粉碎，以形成粒徑約1微米或更小的均質(zhì)混合粉末。將此混合粉末于大氣中在約1100-1200°K初步焙燒約10小時(shí)。將初步焙燒的物料再粉碎，得到粒徑為約1微米或更小的經(jīng)初步焙燒粉末。然后將此經(jīng)初步焙燒的粉末進(jìn)行再焙燒，得到一種高溫超導(dǎo)體，所制產(chǎn)物的形式為(1)粉末，(2)壓制成的固體產(chǎn)物，(3)在基底上的薄膜，(4)填充于空管中的超導(dǎo)性材料等等。所用焙燒條件取決于所制超導(dǎo)體的構(gòu)型和尺寸。但一般情況下，例如于1200-1400°K在空氣中進(jìn)行。
Ⅱ)用輻射線處理為使上述經(jīng)焙燒的物料具有呈現(xiàn)超導(dǎo)特性所需的結(jié)構(gòu)，亦即成為一種超導(dǎo)性物相，而將該經(jīng)焙燒物料置于氦氣氣氛中，于室溫至約600°K的溫度范圍，應(yīng)用一種輻射線進(jìn)姓丈?。倒P褂么綰傻牧Ｗ郵保室說姆浼亮糠段 010-1021/厘米2，當(dāng)使用不帶電荷的粒子束時(shí)，為1015-1018/厘米2。若劑量超出上述范圍的上限時(shí)，其超導(dǎo)性物相則消失。
以下所述的實(shí)驗(yàn)可證實(shí)本發(fā)明的優(yōu)越性。
將測(cè)電阻用的導(dǎo)線接到母體上，于輻射線照射器中，在室溫至20°K的冷卻過程中，長時(shí)間連續(xù)測(cè)量上述母體在照射之前和照射之后的電阻，以檢測(cè)照射之前和之后電阻隨溫度的變化，從而得到圖1和圖2所示的結(jié)果。在這些圖中，橫軸表示絕對(duì)溫度K，縱軸表示電阻值(Ω)。圖線所示的是本發(fā)明的實(shí)例之一，即一種具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鑭系元素-鋇-銅-氧復(fù)合氧化物，在中子輻射線(例如中子束照射之前和之后，其電阻隨溫度變化的關(guān)系。圖1所示的是用較小輻射劑量照射所得結(jié)果，而圖2所示是用比圖1更大的輻射劑量照射所得結(jié)果。從這些圖可以清楚地了解到，在如箭頭所示的冷卻過程中，該物質(zhì)的電阻變化，并且經(jīng)過用一種輻射線照射過的該物質(zhì)能夠在液氮溫度至室溫的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定地呈現(xiàn)出超導(dǎo)性質(zhì)。還應(yīng)指出，表1和表2分別示出對(duì)圖1和圖2所示實(shí)驗(yàn)中的母體所用輻射線照射的條件。
權(quán)利要求
1.一種超導(dǎo)體的制造方法，所述的超導(dǎo)體在液氮溫度至室溫的溫度范圍內(nèi)能夠呈現(xiàn)穩(wěn)定的超導(dǎo)性質(zhì)，本方法包括將具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的釔、鈧或鑭系元素的復(fù)合氧化物用一種能導(dǎo)致原子位移的輻射線進(jìn)行照射，亦即應(yīng)用一種帶電荷的粒子束，例如電子束、質(zhì)子束、重離子束等等，或是一種不帶電荷的粒子束，例如中子束進(jìn)行照射。
全文摘要
一種在液氮溫度至室溫的溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)穩(wěn)定超導(dǎo)性質(zhì)的超導(dǎo)體，其制法是將具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的釔、鈧或鑭系元素的復(fù)合氧化物用一種能導(dǎo)致原子位移的輻射線進(jìn)行照射，亦即應(yīng)用一種帶電荷的粒子束，例如電子束、質(zhì)子束、重離子束等等，或是一種不帶電荷的粒子束，例如中子束進(jìn)行照射。
文檔編號(hào)H01B13/00GK1033122SQ8810739
公開日1989年5月24日 申請(qǐng)日期1988年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1987年10月24日
發(fā)明者吉田博行, 跡部三 申請(qǐng)人:吉田博行, 跡部三