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第1章 超导简介及其物理基础 1

1.1 高温超导材料的发现和超导学的发展 1

1.1.1 高温超导材料的发现 1

1.1.2 超导学的发展 6

1.1.3 超导应用简介 9

1.2 超导基本现象与应用特征 10

1.2.1 零电阻现象 10

1.2.2 迈斯纳效应 11

1.2.3 临界温度 13

1.2.4 临界磁场 15

1.2.5 临界电流 16

1.2.6 磁化特性与超导体的分类 17

1.2.7 理想第Ⅱ类超导体 18

1.2.8 非理想第Ⅱ类超导体 21

1.3 超导物理基础 25

1.3.1 二流体模型 25

1.3.2 伦敦理论 28

1.3.3 京茨堡-朗道理论 29

1.3.4 皮帕尔德非局域理论 31

1.3.5 阿布里柯索夫理论 33

1.3.6 超导微观理论 35

1.3.7 强耦合超导理论 38

1.4 高温超导理论简介 39

1.4.1 极化子-双极化子模型 40

1.4.2 共振价键理论 41

1.4.3 赝能隙 41

1.4.4 自旋袋理论 42

1.4.5 边缘费米液体理论 42

1.4.6 反铁磁费米液体理论 43

1.4.7 鲁廷格液体理论 43

1.4.8 条纹相 44

1.4.9 电流环理论 45

1.4.10 对称群理论 46

1.4.11 磁性共振 47

1.4.12 电-声子作用 47

1.4.13 稀薄超导体 48

1.4.14 电子自旋 49

第2章 高温超导简介及其应用物理基础 50

2.1 高温超导体的物理特性 50

2.1.1 高温超导体的结构特征 50

2.1.2 高温超导体中的磁通线 53

2.1.3 晶粒与晶粒之间的连接 54

2.1.4 高温超导氧化物的混合态 55

2.1.5 热激活磁通运动 58

2.1.6 高温超导体的主要超导态参数 60

2.1.7 高温超导体的正常态参数 63

2.2 高温超导材料 66

2.2.1 高温超导块材 66

2.2.2 高温超导带材 69

2.2.3 高温超导薄膜 74

2.2.4 二硼化镁超导材料 79

2.3 高温超导材料应用特性 85

2.3.1 高温超导块材应用特性 85

2.3.2 高温超导带材应用特性 85

2.4 高温超导强电应用物理特性与电磁分析 94

2.4.1 高温超导导线的电磁特性 94

2.4.2 高温超导块材的强磁应用特性 96

2.5 高温超导强电磁作用特性与理论分析基础方法 105

2.5.1 高温超导强电磁作用的物理基础 105

2.5.2 磁场计算方法 108

2.6 高温超导交流损耗 111

2.6.1 交流损耗的产生 111

2.6.2 第Ⅱ类超导体中的表面电流 112

2.6.3 第Ⅱ类超导体的交流损耗 115

2.6.4 高温超导交流损耗相关特性 119

第3章 高温超导磁体技术 126

3.1 超导磁体简介 126

3.2 超导导线的磁体应用特性 127

3.3 超导磁体设计基础 131

3.3.1 超导磁体设计的基本要求 131

3.3.2 超导磁体的电感 133

3.3.3 超导磁体的磁场计算 133

3.3.4 与磁场有关的高温超导临界电流密度计算 137

3.3.5 温度场计算 139

3.3.6 应力场计算 139

3.3.7 超导磁体的稳定性 140

3.4 超导磁体装置技术原理 144

3.4.1 超导磁体装置系统 144

3.4.2 超导磁体的失超检测与保护 153

3.4.3 超导开关技术 157

3.5 超导磁体的高Q值电路 160

3.5.1 基本原理 161

3.5.2 电路分析 162

3.5.3 高温超导电感和电路 168

3.6 超导冷却物理基础 168

3.6.1 液冷式致冷 170

3.6.2 气冷式致冷 175

3.6.3 制冷机传导冷却 177

3.6.4 混合式致冷 188

3.6.5 多种致冷方式的比较 189

第4章 高温超导强电应用技术导论 192

4.1 高温超导电缆与输电 192

4.1.1 高温超导电缆的典型结构及特点 192

4.1.2 高温超导电缆电磁特性 194

4.1.3 高温超导输电装置与系统 197

4.2 高温超导故障电流限流器 199

4.2.1 高温超导故障限流器 199

4.2.2 高温超导故障限流器的分类和工作原理 201

4.3 高温超导变压器 209

4.3.1 基本原理 209

4.3.2 高温超导变压器的特性与分析 210

4.3.3 高温超导变压器交流损耗 211

4.3.4 高温超导变压器的结构和用途 213

4.4 高温超导磁储能器 214

4.4.1 技术背景 214

4.4.2 基本原理 215

4.4.3 自然充放电分析 217

4.4.4 受控充放电过程的稳态分析 220

4.4.5 受控充放电过程的动态分析 223

4.4.6 装置与系统 224

4.5 高温超导电机 227

4.5.1 高温超导旋转电机 227

4.5.2 高温超导同步发电机 228

4.5.3 其他高温超导旋转电动机 231

4.5.4 高温超导直线电机 236

4.6 高温超导磁体应用装置 241

4.6.1 高温超导核磁成像仪 241

4.6.2 高温超导磁分离装置 252

4.6.3 高温超导功率谐振器 258

4.7 高温超导磁悬浮装置 261

4.7.1 技术背景 261

4.7.2 磁悬浮飞轮 262

4.7.3 应用概况及前景 265

4.7.4 高温超导磁悬浮列车 266

第5章 高温超导电子学原理及弱电应用导论 271

5.1 超导材料及其电子学应用特性 271

5.1.1 超导电子学简介 271

5.1.2 高温超导薄膜 274

5.1.3 约瑟夫森效应 277

5.1.4 超导量子干涉效应及应用 281

5.1.5 超导薄膜的高频特性 282

5.2 高温超导无源器件 283

5.2.1 谐振器 283

5.2.2 无源滤波器 287

5.2.3 多工器 289

5.2.4 天线 290

5.3 高温超导有源器件 291

5.3.1 超导量子干涉器件 292

5.3.2 约瑟夫森振荡器 297

5.3.3 约瑟夫森参量放大器 298

5.3.4 超导磁通量流晶体管 299

5.4 超导数字电路 300

5.4.1 超导数字电路 300

5.4.2 约瑟夫森结电压态逻辑电路 301

5.4.3 快单磁通量子逻辑电路 303

5.5 其他超导电子学的应用 305

5.5.1 超导粒子探测 305

5.5.2 超导红外探测 305

5.5.3 超导计量与标准 306

5.5.4 超导量子干涉仪生物磁性研究 306

5.5.5 核磁共振谱仪高温超导探测器 307