超导技术及其应用ppt(第1讲).ppt

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单位：

武汉大学电气工程学院办公室：

大电网安全研究所2311室主讲人：

彭晓涛杨军,超导技术及应用,课程内容,超导技术导言超导电力系统及其设备超导磁悬浮技术超导磁储能技术,参考书目,超导磁体交流损耗和稳定性，刘在海，国防工业出版社超导物理基础，韩汝珊、伍勇，北京大学出版社超导电性导论，美M.廷哈姆，科学出版社超导电工程学，舒泉声机械工业出版社超导电性及其应用，林良真，张金龙，李传义等北京工业大学出版社,第1讲超导技术导言,超导体（superconductor）,超导体是指当某种导体在一定温度下，可使电阻为零的导体。

零电阻和抗磁性是超导体的两个重要特性，也称为超导现象。

使超导体电阻为零的温度，叫超导临界温度。

金属导体的电阻会随着温度降低而逐渐减少。

然而，对于普通导体，如铜和银，纯度和其它缺陷也会影响其极限。

即使接近绝对零度时，纯样的铜也仍然保有电阻值。

而超导体的电阻值，相反的，则是当材料低于其“临界温度”时，电阻会骤然降为零，通常在绝对温度20度或更低時。

在超导体线材里面的电流能够不断地持续而不需要再额外提供电能。

1.1超导的发现,1.超导技术导言,荷兰物理学家昂纳斯（HeikeKamerlinghOnnes）,低温物理学家1853年9月21日生于荷兰的格罗宁根，1926年2月21日卒于荷兰的莱顿因制成液氦和发现超导现象象1913年获诺贝尔物理学奖,昂纳斯的低温实验装置原理图,1.超导技术导言,1.1超导的发现,1908年7月10日,卡末林-昂纳斯和他的同事在精心准备之后，集体攻关，终于使氦液化。

这次卡末林-昂纳斯共获得了60cc的液氦，达到了4.3K的低温。

他们又经过多次实验，第二年达到1.38-1.04K。

它标志着所有物质都可以存在于气液固状态。

“永久气体”氦气液化成功,1.超导技术导言,1.1超导的发现,昂纳斯为了研究金属在低温下的属性，选用了水银，却偶然地发现了并不只是属于纯水银的一种普遍现象-超导电性。

然而，对于卡末林-昂纳斯来说，这一发现并非完全偶然，因为：

1.他首先实现了氦的液化，而且直到20年代，全世界只有他独家生产液氦；2.他所在的低温实验室拥有大规模液氦生产设备，可以保证维持氦恒温器的低温状态；3.他明确地认定要探索低温下物质的各种特性，特别是电阻的变化。

而正是从各种金属的电阻随温度变化的关系打开了通向超导电性的道路。

所以超导电性的发现对于卡末林-昂纳斯来说，又是必然的。

1.超导技术导言,1.1超导的发现,1.超导技术导言,1.1超导的发现,低温冷却介质地成功获取，使昂纳斯研究各种金属导体在低温状态下特性成为了可能。

昂纳斯试着利用液态氦对汞进行冷却，终于使汞的温度冷却到接近绝对零度。

当他将电流通过汞线，测量汞线的电阻随温度变化时，一个奇异的现象出现了：

当温度降到4.2K时，电阻突然消失了。

1911年12月28日昂纳斯宣布了这一发现。

但此时他还没有看出这一现象的普遍意义，仅仅当成是有关水银的特殊现象。

1.超导技术导言,1.1超导的发现,不久，昂尼斯又发现了其他几种金属也可进入“超导态”，如锡和铅。

其中，锡的转变温度为3.8K，铅的转变温度为6K。

由于这两种金属的易加工特性，就可以在无电阻状态下进行种种电子学试验。

此后，人们对金属元素进行试验，发现铍、钛、锌、镓、锆、铝、锘等24种元素以及是超导体。

从此，超导体的研究进入了一个崭新的阶段。

1913年，昂尼斯因发现超导现象而荣膺诺贝尔奖。

他在诺贝尔领奖演说中指出：

低温下金属电阻的消失“不是逐渐的，而是突然的”，水银在42K进入了一种新状态，由于它的特殊导电性能，可以称为超导态”,1972年J.巴丁（美）L.N.库珀（美）J.R.斯莱弗（美）提出所谓BCS理论的超导性理论。

1973年B.D.约瑟夫森（英）关于固体中隧道现象的发现,从理论上预言了超导电流能够通过隧道阻挡层（即约瑟夫森效应）。

1987年J.G.柏诺兹（美）K.A.穆勒（美）发现新的超导材料。

超导研究获诺贝尔物理学奖情况,1.超导技术导言,1.超导技术导言,1.2超导物理特性,所谓超导电性，是指物质在一定的温度条件下其电阻下降为零的现象。

科学家们在研究超导化合物时发现，化合物内部电子的分布是不平均的，在电子分布稀少或者没有电子的地方会形成一个空穴，而这个空穴可能就是让物质具备超导能力的原因。

1.超导技术导言,1.2超导物理特性,零电阻,迈斯纳效应,临界磁场,临界电流,临界温度,1.超导技术导言,1.2超导物理特性,实现超导必须具备一定的条件，如温度、磁场、电流都必须足够的低。

超导态的三大临界条件：

临界温度、临界电流和临界磁场，三者密切相关，相互制约。

临界温度（T）,临界温度（Tc）:

超导体电阻突然变为零的温度。

1.2超导物理特性,1.超导技术导言,1.超导技术导言,1.2超导物理特性,临界电流,超导体无阻载流的能力也是有限的，当通过超导体中的电流达到某一特定值时，又会重新出现电阻，使其产生这一相变的电流称为临界电流，记为Ic。

目前，常用电场描述Ic（V），即当每厘米样品长度上出现电压为1V时所输送的电流。

1.超导技术导言,1.2超导物理特性,临界磁场,逐渐增大磁场到达一定值后，超导体会从超导态变为正常态，把破坏超导电性所需的最小磁场称为临界磁场，记为Hc。

有经验公式：

Hc（T）=Hc（0）（1-T2/Tc2）,正常态,H,Hc（0）,Tc,T,超导态,1.超导技术导言,1.2超导物理特性,零电阻,当（临界电流）时，,零电阻是超导体的一个重要特性，实验表明：

超导状态中零电阻现象不仅与超导体温度有关，还与外磁场强度和通过超导体的电流有关，这意味着存在临界电流，超过临界电流就会出现电阻.,1.超导技术导言,1.2超导物理特性,1.超导技术导言,1.2超导电性,超导体内部电流永远不会消失,昂尼斯发现超导电性以后，继续进行实验，测量低温下电阻是否完全消失。

昂尼斯把一个铅制圆圈放入杜瓦瓶中，瓶外放一磁铁，然后把液氦倒入杜瓦瓶中使铅冷却成为超导体，最后把瓶外的磁铁突然撤除，铅圈内便会产生感应电流并且此电流将持续流动下去，这就是昂尼斯持久电流实验。

许多人都重复做这个实验，其中电流持续时间最长的一次是从年月日到年月日，而且在这两年半时间内持续电流没有减弱的迹象，液氦的供应中断实验才停止。

持续电流说明超导体的电阻可以认为是零。

1.超导技术导言,1.2超导物理特性,超导体零电阻观察与测量：

一超导环置一磁场中，然后冷却使之转变成超导态，快速撤去磁场。

产生感应电流。

TTc在超导环上加磁场（b）TTc圆环转变为超导态（c）突然撤去外电场，超导环中产生持续电流,1.超导技术导言,1.2超导物理特性,超导体内部电流10万年不会消失,后来，费勒和密尔斯利用核磁共振方法测得结果表明：

将测量精度作为衰减量，超导电流至少持续时间不少于万年。

“事实上，我们会发现，在绝大多数情况下，小于1010000000000年时间内，我们不能指望磁场或者电流会有任何变化！

”（超导电性导论美M.廷哈姆，哈佛研究生教材，1975；中译本，1985年9月，科学出版社）,1.超导技术导言,1.2超导物理特性,迈斯纳效应,迈斯纳效应又叫完全抗磁性，1933年迈斯纳研究超导态的磁性时发现，超导体一旦进入超导状态，超导体内部的磁通量将全部被排出超导体外部，磁感应强度恒为零，且不论对导体是先降温后加磁场，还是先加磁场后降温，只要进入超导状态，超导体就把全部磁通量排出体外。

N,N,降温,加场,注：

S表示超导态N表示正常态,1.超导技术导言,1.2超导物理特性,迈斯纳效应,德国物理学家迈纳斯,超导体内,当,1.超导技术导言,1.2超导物理特性,迈斯纳效应,1.超导技术导言,1.2超导物理特性,迈斯纳效应,观察迈斯纳效应的磁悬浮试验在锡盘上放一条永久磁铁，当温度低于锡的转变温度时，小磁铁会离开锡盘飘然升起，升至一定距离后，便悬空不动了，这是由于磁铁的磁力线不能穿过超导体，在锡盘感应出持续电流的磁场，与磁铁之间产生了排斥力，磁体越远离锡盘，斥力越小，当斥力减弱到与磁铁的重力相平衡时，就悬浮不动了。

1.超导技术导言,迈斯纳效应,超导体的完全抗磁性会产生磁悬浮现象，磁悬浮现象在工程技术中有许多重要的应用，如用来制造磁悬浮列车和超导无摩擦轴承等。

1.2超导物理特性,迈斯纳效应和零电阻毫无关系？

目前最不可思议的是迈斯纳效应和零电阻竟然毫无关系！

由电磁学，我们知道，电和磁之间关系服从法拉第电磁感应定律，然而，在超导电性中，零电阻无法解释迈斯纳效应，同样，迈斯纳效应无法解释零电阻现象。

最关键的问题是，在电磁感应定律中，变化的磁场感应电流，然而，在超导态时，稳定磁场却感应出超导涡漩电流。

1.超导技术导言,1.2超导物理特性,二级相变效应,1932年，荷兰学者Keesom和Kok发现，在超导转变的临界温度TC处，比热出现了突变。

Keesom-Kok实验表明，在超导态，电子对比热的贡献约为正常态的3倍。

如果发生相变时，体积不变化，也无相变潜热，而比热、膨胀系数等物理量却发生变化，则称这种相变为二级相变。

正常导体向超导体的转变是一个二级相变。

1.超导技术导言,1.2超导物理特性,同位素效应,同位素效应指出超导体的临界温度随同位素质量而变化。

同位素效应揭示出超导电性与电子和晶格的振动有关。

1.超导技术导言,1.2超导物理特性,电子隧道效应,当一个电子在势垒中运动时，电子可以借助真空，从真空吸收一个虚光子，使自己的能量增大而越过势垒，电子一旦越过势垒，便将虚光子送还给真空。

同时，电子的能量也返回到原来的值,量子理论称它为隧道效应。

1.超导技术导言,1.2超导物理特性,约瑟夫森效应,1962年，B.D.约瑟夫森（Josephson）（英）提出，应有电子对通过超导-绝缘层-超导隧道元件，即一对对电子成伴地从势垒中贯穿过去。

电子对穿过势垒可以在零电压下进行，所以约瑟夫森效应与单电子隧道效应不同，可用实验对它们加以鉴别。

零电压下的约瑟夫森效应又称直流约瑟夫森效应。

此外还有交流约瑟夫森效应。

它们具有共同的特点，都是双电子隧道效应。

1973年，约瑟夫森关于固体中隧道现象的发现,从理论上预言了超导电流能够通过隧道阻挡层（即约瑟夫森效应）。

1.超导技术导言,1.2超导物理特性,BCS理论:

（Bardeen,Cooper,Schrieffer）,1.超导技术导言,巴丁、库柏、施里弗获得了1972年诺贝尔物理奖,1.2超导物理特性,BCS理论:

（Bardeen,Cooper,Schrieffer）,1.超导技术导言,1957年在伊利诺大学的B.D.Bardeen（巴丁）、L.N.Cooper（库柏）及J.R.Schrieffer（施里弗）为了正确解释超导现象，发表了著名且完整的超导微观理论（量子理论），称为BCS理论。

BCS理论是由美国物理学家巴丁、库珀和施里弗于1957年首先提出的，并以三位科学家姓名第一个大写字母命名这一理论.BCS理论认为：

晶格的振动使自旋和动量都相反的两个电子组成动量为零的库珀对，所以根据量子力学中物质波的理论，库珀对的波长很长，以至于其可以绕过晶格缺陷杂质流动从而无阻碍地形成电流。

1.2超导物理特性,BCS理论:

（Bardeen,Cooper,Schrieffer）,理论高深的量子力学和许多数学知识。

两个电子电子库柏对超导电流。

晶格振动的热运动拆散库柏对不能解释30K以上超导现现象.（金属：

30K为禁区）.,1.超导技术导言,1.2超导物理特性,声子：

晶体中由点阵的振动产生畸变而传播的点阵波的能量子称声子.,库珀对：

两个电子通过交换声子而耦合起来，成为束缚在一起的电子对称为库珀对.组成库珀对的两个电子之间的距离约为,自旋与动量均等值而相反，所以每一库珀对的动量之和为零.,当时金属内的库珀对开始形成,这时所有的库珀对都以大小和方向均相同的动量运动,金属导体就具有了超导电性.库珀对的数量十分巨大,当它们向同一方向运动时,就形成了超导电流.,1.超导技术导言,1.2超导物理特性,国际制冷学会（IIR）1971年：

对0以下称为低温，温区进行划分（向全世界建议）：

T120K为冷冻温区120KT0.3K为低温温区T0.3K为超低温温区,1.超导技术导言,1.3低温制冷技术,1.超导技术导言,1.3低温制冷技术,冷冻温区的主要制冷手段（T120K）,1.基于相变原理的制冷:

R12:

-30,R14:

-128.电冰箱,空调等.2.电制冷:

利用半导体材料的珀尔帖效应,可以取得制冷效果.医学,生物学:

降温帽,白内障摘除器等.,1.超导技术导言,1.3低温制冷技术,低温温区的主要制冷手段:

（120KT0.3K）,1.等焓节流:

80K左右.2.等熵膨胀-等焓节流:

20K:

液态氢,4.2K的液态氦.3.对低温液体抽气降温.例如:

液氦:

0.8K,0.3K,1.超导技术导言,1.3低温制冷技术,超低温温区的获得:

（T0.3K）,1.磁制冷:

0.001K核自旋去磁:

510-8K.2.帕末朗丘克制冷（Pomeran-Chuk）:

0.001K3.3He-4He稀释制冷.,1.超导技术导言,1.4超导体分类,根据超导体界面能的正负，我们可以将超导体分为第一类超导体和第二类超导体。

大多数纯超导金属元素的界面能为正，称为第一类超导体。

对于许多超导合金和少数几种纯超导金属元素来说，其界面能为负，称为第二类超导体。

现在主要研究的是第二类超导体。

在第二类超导体中，又可以根据由于磁通流动而产生电阻（流阻）将其进行分类。

1.超导技术导言,1.4超导体分类,在常压下具有超导电性的元素金属有32种（如图元素周期表中青色方框所示）,而在高压下或制成薄膜状时具有超导电性的元素金属有14种（如图元素周期表中绿色方框所示）,1.超导技术导言,1.4超导体分类,第I类超导体主要包括一些在常温下具有良好导电性的纯金属，如铝、锌、镓、鎘、锡、铟等，该类超导体的溶点较低、质地较软，亦被称作“软超导体”。

其特征是由正常态过渡到超导态时没有中间态，并且具有完全抗磁性。

第I类超导体由于其临界电流密度和临界磁场较低，因而没有很好的实用价值。

第类超导体,1.超导技术导言,1.4超导体分类,第类超导体,

（1）第II类超导体由正常态转变为超导态时有一个中间态

（2）第II类超导体的混合态中有磁通线存在，而第I类超导体没有（3）第II类超导体比第I类超导体有更高的临界磁场、更大的临界电流密度和更高的临界温度,1.超导技术导言,1.4超导体分类,第II类超导体根据其是否具有磁通钉扎中心而分为理想第II类超导体和非理想第II类超导体。

第类超导体分类,1.超导技术导言,为了寻找较高临界温度的超导材料，在50年代早期，科学家们将注意力转向了合金和化合物。

1952年，发现了临界温度为17K的硅化钒，不久又发现了临界温度为18K的铌锡合金。

1960年，昆兹勒发现了铌锡合金在8.8万高斯磁场中仍具有超导性。

它正是第类超导体。

以后，又陆续发现了若干铌系列合金超导体。

1973年，发现了铌锗合金，其临界温度可达23.2K，这一发现又激起了科学家们寻找高温超导体的热情。

第类超导体发现后，美国和英国的一些公司又花了近10年时间开发可靠的超导产品。

之后，人们进入了在多元素化体系中寻找高临界温度超导体的竞赛。

1.5超导材料,超导特性发现于1911年：

4.2K临界温度提高很慢：

75年后达23.2K.1988年：

110K（2年：

100度）,1.超导技术导言,1.5超导材料,著名高温超导物理学家,1.超导技术导言,1.5超导材料,高温超导体的发现,1986年4月，正当提高金属、合金有机材料的临界温度都遇到困难的时候，瑞士学者缪勒和西德学者柏努兹发现多相氧化物或称为陶瓷材料超导，激起人们对新陶瓷材料的高度热情，在不到一年时间内，中国、日本，美国等竞相努力，使陶瓷超导体的临界温度提高到300K以上。

1987年初，中国的赵忠贤获得SrLaCuO的超导临界温度为48.6K，短短数月内就又提高至近300K，平均每月增长50K！

出现了超导史上空前振奋人心的局面。

1.超导技术导言,1.5超导材料,1986年出现了突破性的进展，美国IBM公司瑞士实验室的研究人员米勒和贝德诺尔茨于1986年1月发现了临界温度为35K的锎钡铜氧化物陶瓷超导材料，这一温度比1973年的记录又提高了12K。

从而获得了1987年诺贝尔物理学奖。

1.超导技术导言,1987年2月，中国、日本和美国先后报导了临界温度超过氮气液化温度77.3K的超导体研制成功的消息。

同一时期，高温超导进入了一个突飞猛进的发展阶段。

在这个研究领域中，中国、美国和日本处于领先地位。

高温超导材料高于35K的超导材料均为金属氧化物，亦即陶瓷材料。

高于77.3K的超导材料的金属中除一例外，均含金属铜，其中比较典型的是钇、钡、铜氧化物。

80年代中期以来，新发现了1300多种超导材料。

1.5超导材料,1.超导技术导言,1986年1月在美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室中工作的科学家柏诺兹和缪勒，首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体，将超导温度提高到30K；紧接着，日本东京大学工学部又将超导温度提高到37K。

1987年1月初日本川崎国立分子研究所将超导温度提高到43K；不久日本综合电子研究所又将超导温度提高到46K和53K。

中国科学院物理研究所由赵忠贤、陈立泉领导的研究组，获得了486K的锶镧铜氧系超导体，并看到这类物质有在70K发生转变的迹象。

1.5超导材料,1.超导技术导言,1987年2月16日美国国家科学基金会宣布，朱经武与吴茂昆获得转变温度为98K的超导体。

1987年2月20日中国也宣布发现100K以上超导体。

1987年3月3日，日本宣布发现123K超导体。

1987年3月12日中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验。

1.5超导材料,1.超导技术导言,1987年2月14号中国物理学家赵忠贤获得110K的超导材料；1987年3月9号，日本宣布获得175K的超导材料；,1.5超导材料,1987年初，美籍华人科学家朱经武教授和他的学生吴茂琨发现了另外一种材料；钇钡铜氧化物，使超导记录提高到了93K。

在这个温度区上，超导体可以用廉价而丰富的液氮来冷却。

1.超导技术导言,1.5超导材料,1998年7月，北京有研总院与其他单位共同研制成功中国第一根一米长一千安培铋系高温超导直流输电模型电缆。

这项成果被两院院士列为当年中国十大科技进展。

此次研制成功的高温超导带材长一百一十六米，宽三点六毫米，厚为零点二八毫米，以螺旋管方式缠绕，用四引线法全长度测量，七十七液氮温度（零下一百六十九摄氏度）自场下临界电流达十二点七安培，各项技术指标均达到国内领先水平。

德国Augsburg大学的科研人员宣布，其经过研究发明了一种新型的超导电材料，该超导电体具有强大的电力传输能力，如果其得以广泛应用的话，将大大降低电力输送线路的生产成本。

这次他们研制的超导电材料，其实是利用现有的超导电材料制成，其工作性能良好，并且对生产工艺要求不高。

新聞稿2001年7月3日科大發現全球最細納米超導線香港科技大學（科大）物理學系的研究人員發現，直徑只有0.4納米的單壁納米碳管在超導溫度15度以下呈現出特殊的一維超導特性。

這是科學家第一次在單根純碳納米碳管中觀察到超導特性。

這項突破剛發表在最新一期國際頂尖科學雜誌上（2001年6月29日），並被科學列為該期重點研究成果之一。

此外，化學及工程新聞、物理網、新浪網及人民日報等亦報道了這項研究成果。

1.5超导材料,1.超导技术导言,1.5超导材料,日本和美国都在积极研究开发新一代超导线材，并取代铋系列超导线材而应用在机器设备上。

钇系列超导材料的制造技术已经基本确立起来，正在开发的有蓄电装置和磁分离装置等。

目前，两种最有前途的超导电子元件：

其一是超导量子干涉元件，其二是单一磁通量子元件。

前者由于能够测量极其微弱的磁性，因而可被应用到医学和材料的非接触探伤等方面；后者具有运算速度快、消耗电力少等优异性能，有望被用作新的信息处理元件,但关键是要大幅度提高这种元件的集成度。

未来超导材料的发展,1.超导技术导言,1.5超导材料,C60超导体有较大的发展潜力，由于它弹性较大，比质地脆硬的氧化物陶瓷易于加工成型，而且它的临界电流、临界磁场和相干长度均较大，这些特点使C60超导体更有望实用化。

C60被誉为21世纪新材料的”明星”，这种材料已展现了机械、光、电、磁、化学等多方面的新奇特性和应用前景。

有人预言巨型C240、C540合成如能实现，还可能成为室温超导体。

未来超导材料的发展,1.超导技术导言,1.6超导技术的应用,超导技术的应用十分广泛，涉及输电、电机、交通运输、微电子和电子计算机、生物工程、医疗、军事等领域，这种新技术军民兼用，可研制出“双重”产品，将获得极大的社会效益和军事效益.在电力工程方面的应用超导输电在原则上可以做到没有焦耳热的损耗，因而可节省大量能源；用超导线圈储存能量在军事上有重大应用，超导线圈用于发电机和电动机可以大大提高工作效率、降低损耗，从而导致电工领域的重大变革.,1.超导技术导言,1.6超导技术的应用,在交通运输方面的应用,运用超导体产生的强磁场可以研制成磁悬浮列车，车辆不受地面阻力的影响，可高速运行，车速达500km/h以上，若让超导磁悬浮列车在真空中运行，车速可达1600km/h，利用超导体制成无摩擦轴承，用于发射火箭，可将发射速度提高3倍以上.,1.超导技术导言,1.6超导技术的应用,70年代超导列车成功地进行了载人可行性试验。

超导列车是在车上安装强大的超导磁体，地上安放一系列金属环状线圈。

当车辆行进时，车上的磁体在地上的线圈中感应起相反的磁极，使两者的斥力将车子浮出地面。

车辆在电机牵引下无摩擦地前进，时速可高达500千米。

1987年日本铁道综合技术研究所的“MLU002”号磁悬浮实验车开始试运行,在交通运输方面的应用,磁悬浮列车,其原理是运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬浮”。

这种原理运用在铁路运输系统上，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成为“无轮”列车，时速可达几百公里以上。

这就是所谓的“磁悬浮列车”。

列车上装有超导磁体，由于悬浮而在线圈上高速前进。

这些线圈固定在铁路的底部，由于电磁感应，在线圈里产生电流，地面上线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总是保持相同，这样在线圈和电磁体之间就会一直存在排斥力，从而使列车悬浮起来。

1.6超导技术的应用,1.超导技术导言,磁悬浮列车,1.6超导技术的应用,1.超导技术导言,日本超导磁悬浮列车MAGLEV,高温超导磁悬浮实验车“世纪号”,1.超导技术导言,1.6超导技术的应用,在电子工程方面的应用,用超导技术制成各种仪器，具有灵敏度高、噪声低、反应快、损耗小等特点，如用超导量子干涉仪可确定地热、石油、各种矿藏的位置和储量，并可用于地震预报.,超导量子干涉仪,1.超导技术导言,1.6超导技术的应用,在电子工程方面的应用,超导数字电路利用约瑟夫森结在零电压态和能隙电压态之间的快速转换来实现二元信息。

应用约瑟夫森效应的器件可以制成开关元件，其开关速度可达10-11秒左右的数量级，比半导体集成电路快100倍，但功耗却要低1000倍左右，为制造亚纳秒电子计算机提供了一个途径。

用超导芯片制成超级计算机速度快、容量大、体积小、功耗低，美国IBM公司研制的一台运速为8000万次的超导计算机，体积只有电话机那么大.,1.超导技术导言,1.6超导技术的应用,在生物医疗方面的应用超导磁体在医学上的重要应用是核磁共振成像技术，可分辨早期肿瘤癌细胞等，还可做心电图，脑磁图、肺磁图，研究气功原理等.,核磁共振的基本原理：

是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。

在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录