[發明專利]一種測量材料超導特性的諧振頻率電路結構

有效

• 申請號: 202010051142.6
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111239655B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 曹榮幸;吳國慶;曾祥華
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G01R33/12
• 分類號: G01R33/12
• 代理公司: 南京源點知識產權代理有限公司 32545
• 代理人: 潘云峰

本發明公開了一種測量材料超導特性的諧振頻率電路結構，包括金屬線圈、第一可調電容C₁、第二可調電容C₂、第三可調電容C₃，待測材料放置在所述金屬線圈中，金屬線圈與第一可調電容C₁、第二可調電容C₂串聯，串聯之后再與第三可調電容C₃并聯，其中第一可調電容C₁和第二可調電容C₂用于調節整個電路的諧振頻率，第三可調電容C₃用于匹配電路的諧振頻率并獲得高諧振品質因子，電路的兩端利用射頻同軸電纜連接至網絡分析儀的反射端口上，通過所述網絡分析儀測量整個電路的諧振頻率。本發明對樣品尺寸大小的要求靈活，對于極小的單晶樣品，根據需要可以按照一致的晶軸方向將其拼接成大塊樣品；本發明的實驗測量操作簡便、快捷，靈敏度高。

技術領域

本發明涉及超導材料檢測領域，尤其涉及到一種測量材料超導特性的諧振頻率電路結構。

背景技術

傳統測量超導材料的超導轉變溫度和臨界磁場等超導性質的方法主要有：電阻率測量法，磁化率測量法和比熱測量法。其中，電阻率測量法是在一定外加磁場下，測量超導樣品隨著溫度降低，其電阻率的變化趨勢。根據超導體的零電阻特點，當降溫至某個溫度時電阻率突然下降為零，那么該溫度為超導轉變溫度，所加外磁場為臨界磁場。系統地測量不同磁場下的超導轉變溫度，從而可以得出超導材料的超導相圖。

磁化率測量法是測量超導材料的磁化率隨溫度的變化，由于發生超導轉變時的超導渦旋態或邁斯納效應，樣品的磁化率會有突然下降，因此可以得到材料的超導轉變溫度。比熱測量法是測量超導材料的比熱隨溫度的變化，由于發生超導相變時熱力學性質的變化，樣品的比熱會有一個躍變，從而可得材料的超導轉變溫度。

在高溫超導體的電阻率測量過程中，電阻率法具有較大的電阻轉變區域，這會使得測量到的上臨界磁場和超導轉變溫度值依賴于選擇標準，也就是說會因選擇標準的不同而得到差別較大的超導參數。此外，電阻率法要求樣品是連續的，而且它通常只能測出形成超導通路的具有最高轉變溫度的超導相，很難測量更低轉變溫度的相變。另外，電阻率法對樣品的大小尺寸是有要求的，對于尺寸在1mm以內的樣品是非常困難的。磁化率法測量確定的上臨界磁場和超導轉變溫度也依賴于選取標準，而且通常會有一個基于噪音水平產生的靈敏度問題。比熱法需要精密的量熱技術，所以也受到了一定限制。

發明內容

針對上述技術問題，本發明的目的在于提供一種測量材料超導特性的諧振頻率電路結構，本發明在高溫正常態時在施加不同外加磁場下，測得的頻率幾乎是相同常數，為測量超導性質提供了干凈的本底信號；本發明測得的超導轉變明顯，擬合出的超導轉變溫度更加準確。

為實現上述目的，本發明是根據以下技術方案實現的：

一種測量材料超導特性的諧振頻率電路結構，其特征在于，包括金屬線圈、第一可調電容C₁、第二可調電容C₂、第三可調電容C₃，待測材料放置在所述金屬線圈中，所述金屬線圈與所述第一可調電容C₁、所述第二可調電容C₂串聯，串聯之后再與所述第三可調電容C₃并聯，其中所述第一可調電容C₁和所述第二可調電容C₂用于調節整個電路的諧振頻率，所述第三可調電容C₃用于匹配電路的諧振頻率并獲得高諧振品質因子，電路的兩端利用射頻同軸電纜連接至網絡分析儀的反射端口上，通過所述網絡分析儀測量整個電路的諧振頻率。

優選地，所述金屬線圈等效為線圈電感L_C和線圈電阻R_C，所述線圈電感L_C和所述線圈電阻R_C串聯。

優選地，將含有超導樣品的電路放置在外置的磁場和低溫系統中，從而測量得到諧振頻率在某一磁場下隨溫度的變化曲線。