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目录1

前言1

第一章 超导理论概要1

1.1 引言1

1.2 超导体的基本性质2

1.2.1 完全导电性2

1.2.2 磁性3

1.2.3 热学性质5

1.2.4 同位素效应8

1.2.5 二流体模型8

1.2.6 伦敦方程式及其非局域化9

1.2.7 中间态和界面能11

1.2.8 超导态下的电子状态12

1.2.9 具有超导电性的物质（超导体的经验规律）14

1.2.10 第二类超导体17

1.2.11 ГЛАГ理论概要19

1.2.12 磁通量子线的运动22

1.2.13 磁通线束的运动23

参考文献26

第二章 超导材料及其性能测试27

2.1 超导材料27

2.1.1 实用超导材料的发展历史27

2.1.2 超导材料的不稳定性27

2.1.3 超导材料的敷铜28

2.1.4 超导材料的组织结构与超导性能的关系28

2.1.5 超导材料内部的点阵缺陷和超导性能的关系31

2.2.1 临界温度T032

2.2 超导材料的性能及其测量方法32

2.2.2 临界磁场Hc236

2.2.3 临界电流Lc38

2.2.4 交流损耗45

2.3 超导线的不稳定性50

2.3.1 磁通跳跃51

2.3.2 退化效应、锻炼效应和低场不稳定性57

2.4 实用超导材料60

2.4.1 合金系材料60

2.4.2 化合物系材料67

参考文献68

第三章 磁场的计算方法71

3.1 毕奥-萨瓦特定律和线圈产生的71

磁场71

3.2.1 线圈轴上的磁场72

3.2 圆筒形线圈72

3.2.2 不在轴上的点的磁场74

3.2.3 磁场的均匀度77

3.3 赫姆霍尔兹线圈79

3.4 其它形状的线圈83

3.4.1 轴向分割圆筒形线圈83

3.4.2 环形线圈84

3.5 鞍形线圈84

3.5.1 有限长的平行导体产生的磁场85

3.5.2 无限长平行导体产生的磁场86

3.5.3 端部导体产生的磁场92

3.6 临界磁场和线圈的电流容量99

3.6.1 线圈的电流容量100

3.6.2 径向分立的线圈101

参考文献103

第四章 磁能与电磁力104

4.1 基本概念104

4.2 圆筒形线圈105

4.2.1 电感105

4.2.2 电磁力106

4.3 环形线圈107

4.4 鞍形线圈107

4.4.1 作用在直线部分的电磁力107

4.4.2 作用在端部的电磁力110

4.4.3 特殊形状的鞍形线圈的电磁力113

参考文献114

5.1.1 概要115

5.1 超导电性的破坏115

方法115

第五章 超导电性的破坏及其保护115

5.1.2 在单线内的传播117

5.1.3 在磁体内的传播125

5.2 线圈的保护方法131

5.2.1 概要131

5.2.2 转变时的发热131

5.2.3 无保护电路时132

5.2.4 串联电阻保护法133

5.2.5 分段电阻保护法134

5.2.6 振荡电路保护方法135

5.2.7 变压器保护法136

5.2.8 各种方法的比较138

参考文献139

6.1.1 一端冷却的引线140

6.1 引线140

第六章 电流供电方法140

6.1.2 气体冷却引线142

6.1.3 气体冷却引线的详细分析143

6.2 磁通泵145

6.2.1 门德尔森变压器145

6.2.2 奥尔森和巴克霍德方法145

6.2.3 斯沃茨-罗斯讷-希尔德布兰特磁通泵148

6.2.4 拉奎尔磁通泵148

6.2.5 沃尔格磁通泵149

6.2.6 移动磁场型磁通泵150

6.3 磁通泵的效率152

6.4 电流供电方法的比较153

6.4.1 引线的热损耗153

6.4.2 磁通泵的热损耗154

6.4.3 几种电流供电方法的损耗比较155

参考文献157

第七章 致冷装置与致冷方法158

7.1 致冷原理158

7.1.1 致冷所需要的功158

7.1.2 致冷的热力学原理158

7.1.3 基本的液化致冷循环方式162

7.2 实用的氦液化器163

7.2.1 级联式氦液化器163

7.2.2 膨胀式氦液化器164

7.2.3 特殊型的氦液化器165

7.3 低温容器165

7.3.1 低温热传导165

7.3.2 低温绝热166

7.3.3 低温容器的结构167

7.4 冷却方法171

7.4.1 浸渍冷却171

7.4.2 通过核沸腾和膜沸腾进行冷却173

7.4.3 超导磁体的冷却176

7.5 极低温致冷技术的展望179

参考文献180

第八章 超导电性的应用181

8.Ⅰ 超导磁体等的应用182

8.Ⅰ.1 超导磁体与常规磁体182

8.Ⅰ.2 超导磁体的经济性183

8.Ⅰ.3 超导体在电力设备上的应用185

8.Ⅰ.3.1 超导旋转机械185

8.Ⅰ.3.2 超导变压器193

8.Ⅰ.4.1 在磁流体发电机中使用超导磁体的必要性及经济性194

8.Ⅰ.4 在磁流体发电机（MHD）上的应用194

8.Ⅰ.3.3 超导断路器（开关）、整流器194

8.Ⅰ.4.2 鞍形超导磁体198

8.Ⅰ.4.3 大型磁体的发展和存在的问题200

8.Ⅰ.5 超导储能装置204

8.Ⅰ.5.1 用超导线圈储存电磁能204

8.Ⅰ.5.2 储能线圈的形状205

8.Ⅰ.5.3 储能环形线圈的设计206

8.Ⅰ.5.4 电磁能的存储方法及释放方法208

8.Ⅰ.5.5 大容量电力储存的可能性209

8.Ⅰ.5.6 发展储能装置存在的问题209

8.Ⅰ.6 超导在受控热核反应上的应用209

8.Ⅰ.6.1 受控热核反应概要209

8.Ⅰ.6.2 在受控热核反应中使用超导磁体的必要性211

8.Ⅰ.7.1 粒子束流输送系统的超导磁体212

8.Ⅰ.7 超导磁体在核物理方面的应用212

8.Ⅰ.7.2 粒子束流输送系统用的超导磁体的经济性214

8.Ⅰ.7.3 汽泡室用超导磁体219

8.Ⅰ.7.4 其它超导磁体222

8.Ⅰ.7.5 超导体在加速管中的应用225

8.Ⅰ.7.6 超导同步加速器226

8.Ⅰ.7.7 核物理实验用的超导磁体中的实际问题228

8.Ⅰ.8 船舶电磁推进装置229

8.Ⅰ.9 超导磁体悬浮高速列车229

8.Ⅰ.10 超导磁体在空间技术上的应用230

8.Ⅰ.10.1 高速火箭发射230

8.Ⅰ.10.2 飞船屏蔽231

8.Ⅰ.10.3 风洞实验231

8.Ⅰ.11 超导输电线231

8.Ⅰ.11.1 计算例子232

8.Ⅰ.11.2 冷却方式235

8.Ⅰ.11.3 存在的问题235

8.Ⅰ.11.4 冷却系统236

8.Ⅰ.12 利用完全抗磁性的超导装置243

8.Ⅰ.12.1 超导重力仪243

8.Ⅰ.12.2 超导陀螺仪243

8.Ⅰ.12.3 超导（无摩擦）轴承245

8.Ⅱ 超导电性在电子学中的应用246

8.Ⅱ.1　超导隧道效应及其应用246

8.Ⅱ.1.1　正常电子隧道效应246

8.Ⅱ.1.2　正常电子隧道效应的应用247

8.Ⅱ.1.3　约瑟夫逊效应249

8.Ⅱ.1.4　约瑟夫逊隧道结的制作251

8.Ⅱ.1.5　约瑟夫逊效应的应用254

8.Ⅱ.2.1　冷子管266

8.Ⅱ.2　超导电性在电子计算机上的应用266

8.Ⅱ.2.2　由冷子管构成的电路268

8.Ⅱ.2.3　持续电流存储元件269

8.Ⅱ.3　超导天线、通讯电缆、延迟线和谐振器271

8.Ⅱ.3.1　超导天线271

8.Ⅱ.3.2　通讯电缆273

8.Ⅱ.3.3　延迟线275

8.Ⅱ.3.4　谐振器276

8.Ⅱ.4　其它应用278

8.Ⅱ.4.1　超导测辐射热计278

8.Ⅱ.4.2　交叉膜冷子管放大器281

8.Ⅱ.4.3　参量放大器281

参考文献282

9.1.3　膨胀系数285

9.1.2　强度285

9.1.4　热导率285

第九章　低温材料285

9.1.1　弹性系数285

9.1　非金属材料285

9.2　电绝缘材料286

9.2.1　机械性能286

9.2.2　电性能290

9.3　金属材料297

9.3.1　低温用钢297

9.3.2　奥氏体系钢298

9.3.3　有色金属（铝、铜）298

9.3.4　低温下金属的物理性能298

9.3.6　金属的机械性能301

9.3.5　电导率301

9.3.8　液氮的输送与转移305

9.3.9　液氦的输送305

参考文献306

第十章　低温测量技术307

10.1　磁场测量307

10.1.1　恒定磁场和脉冲磁场307

10.1.2　强磁场和弱磁场307

10.1.3　常温磁场和低温磁场307

10.1.4　标准点（定点）307

10.1.5　磁场测量方法307

10.2　温度测量320

10.2.1　引言320

10.2.2　温度定点322

10.2.3　气体温度计323

10.2.4　蒸气压温度计324

10.2.5　电阻温度计324

10.2.7　磁温度计330

10.3　液面测定330

10.2.6　热电偶温度计330

10.3.2　热振荡法332

10.3.3　碳电阻法332

10.3.1　简单的液面计332

10.3.4　铂电阻法333

10.3.5　水压法333

10.3.6　利用超导体的液面测定法334

参考文献335

9.3.7　液体的输送805