[發明專利]測試YBCO膜超導環流電壓信號的傳感器及其制作方法

有效

• 申請號: 201810706718.0
• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN108982950B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 李英楠;安靜;楊合;李鳳華;劉俠和;朱慶豐
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R1/073;G01R1/02;G01R27/14;G01R33/035;G01K7/22
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 李曉光

本發明涉及一種測試YBCO膜超導環流電壓信號的傳感器及其制作方法，包括四探針電極和電感線圈，四探針電極通過壓力抵接在YBCO超導膜上表面，四探針電極的四個探針通過引線與傳感器外部電路連接；電感線圈通過結構件固定在超導膜一側；制作方法為：采用具有絕緣性能的木頭或環氧樹脂材料制作結構件并刻蝕電路板；在結構件的上部壓板上固定安裝四探針電極，在結構件的下部安裝板上固定電感線圈、熱敏電阻以及YBCO超導膜；將結構件的上部壓板扣合于下部安裝板上，通過螺栓把緊；通過端子壓接線連接各電氣元件。本發明既能耐受400℃的焊接溫度，又能在液氮溫區保持結構穩定，能減少漏電短路的概率，降低人手觸摸引發的脈沖電流。

技術領域

本發明涉及一種材料測試技術領域，具體為一種測試YBCO膜超導環流電壓信號的傳感器及其制作方法。

背景技術

YBa₂Cu₃O_7-x(YBCO)作為液氮溫區之上的代表性超導材料，被人們發現已有30年，YBCO超導塊材、帶材以及膜材料，在相應領域越來越受到科研人員的重視。其中針對塊材和帶材，人們利用銀包殼技術，能夠較好的保護超導體(層)。超導電性的“四探針”檢測技術已經比較成熟，但在對YBCO膜材料的超導電性檢測，特別是對超導環流或臨界超導電流的檢測，還存在著相當大的改進之處。

臨界超導電流是指超導體在外加直流電壓的作用下所能承受的電流極限，外加電壓來自焊接在超導體兩端的直流電流輸入端子，在兩端子中間再取兩點，作為電壓信號的輸出端子，當超導體處于超導態時，外加直流電流增大到極限值后，超導體上的電壓信號的輸出端子就會急劇增大，表現為失超，這就是“四探針”法的檢測原理。超導環流與“四探針”法的區別在于，超導環流是指超導體進入超導態后，根據邁斯納效應，超導體要排空體內磁通，即超導體通過自身產生的超導環流(電流)形成與外磁場大小相等方向相反的磁場，該磁場抵消了超導體內部的原有外磁場。

目前，人們在研究上述這兩種超導電流時，主要有“四探針”法和“磁測”法兩類。四探針法屬于接觸法，需要將四個電極連接在超導膜上，例如用導電銀膠把四根引線粘貼到超導膜上，但是導電銀膠含有環氧樹脂等有機物，在加熱固化過程中，這些有機物會破壞超導膜的連續性，甚至出現超導膜的破損斷裂，導致無法進行后續測試。“磁測”法是一種非接觸法，主要包括超導SQUID掃描和振動樣品磁樣計磁滯回線這兩種測法，超導SQUID掃描能夠針對樣品上一個微觀圓形區域內逐點掃描，測試設備價格昂貴，而且這些逐點掃描數據結果，與超導膜宏觀承載超導電流的數據結果存在偏差；磁滯回線的檢測設備成本比SQUID低一些(進口價格基本也在50萬元以上)，人們通過磁滯回線結果，利用bean模型來回算超導電流，這種方法存在著兩個誤差來源，一方面是超導膜樣品需要嚴格垂直于磁場中心，另一方面是bean模型要求對超導膜的長寬厚有精確地測量，這兩方面在實際操作中非常困難。目前，對超導膜超導電流和超導環流測試方面，最有說服力的結果，還是來自于“四探針”法，該法適用于超導塊材的測試，因為接觸電極對塊材的破壞作用不像對膜材料那么嚴重。

綜上，需要有一種新的方案，它既保持了“磁測法”不破壞超導膜的優點，又能夠保持“四探針”法測試結果的可靠性。而能夠滿足上述要求的測試YBCO膜超導環流電壓信號的傳感器尚未見報道。

發明內容

針對現有技術中測試YBCO膜超導環流電壓信號的傳感器采用“四探針”法時有機物會破壞超導膜的連續性、采用“磁測”(磁滯回線)法誤差大等不足，本發明要解決的問題是提供一種既不破壞超導膜、又能夠保持測試結果可靠性的測試YBCO膜超導環流電壓信號的傳感器及其制作方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

本發明一種測試YBCO膜超導環流電壓信號的傳感器，包括四探針電極和電感線圈，其中四探針電極通過壓力抵接在YBCO超導膜上表面，四探針電極的四個探針通過引線與傳感器外部電路連接；電感線圈通過結構件固定在超導膜一側。