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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