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两类超导体

时间:2023-02-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:到目前为止,已发现28种元素在地球常态下具有超导性,另外还有许多合金及化合物也具有超导性。超导体按其磁化规律可分为两类:第Ⅰ类超导体和第Ⅱ类超导体。当第Ⅱ类超导体处于混合态时,样品内将出现奇妙的微观结构。由于每条量子磁通线周围都有涡旋电流,起屏蔽作用,以保证周围的超导区内无磁场,因此第lI类超导体的混合态又称为涡旋态,量子磁通线也称为涡旋线。

第三节 两类超导体

到目前为止,已发现28种元素在地球常态下具有超导性,另外还有许多合金及化合物也具有超导性。超导体按其磁化规律可分为两类:第Ⅰ类超导体和第Ⅱ类超导体。

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22 第Ⅰ超导体的磁化曲线

第Ⅰ类超导体只有一个临界磁场Hc,其磁化曲线如下图(1)所示。

第Ⅱ类超导体有两个临界磁场:下临界磁场Hc1和上f临界磁场Hc2,其临界磁场随温度的变化关系如下图(2)所示:对第Ⅱ类超导体,当外磁场小于下临界磁场Hc1时,样品内无磁场,即B=0,完全处于迈斯纳状态,是完全抗磁体。

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23 第Ⅱ超导体的Hc-T曲线

当外加磁场大于上临界磁场Hc2时,样品完全处于正常态。当外磁场介于下临界磁场Hc1和上临界磁场Hc2之间时,样品内既有B=0的超导态部分,又有B≠O的正常态部分,是超导态和正常态共存的状态,故称为混合态。当第Ⅱ类超导体处于混合态时,样品内将出现奇妙的微观结构。

理论和实验都表明:在样品内,通过正常态的磁感应线周围是一个半径很小并以它为轴线的圆柱形正常区,各正常区之间是相互连通的超导区。需要特别指出的是通过这些圆柱形正常区的磁感应通量是量子化的,称为磁通量子化,其最小单位称为磁通量子,它等于

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并称这些圆柱形正常区为量子磁通线,式中,h为普朗克常数,e为基本电荷电量。由于每条量子磁通线周围都有涡旋电流,起屏蔽作用,以保证周围的超导区内无磁场,因此第lI类超导体的混合态又称为涡旋态,量子磁通线也称为涡旋线。量子磁通线的排列是有规则的,它们组成一个二维的周期性磁通格子,并且这些磁通的点阵都是呈三角形排列。

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