常温超导系列科普:FC和ZFC测试曲线

超导材料是一种在低温下表现出特殊电性质的物质，它们可以完全抵抗磁场的穿透，即具有完全抗磁性。当超导样品处于不同的温度和外磁场条件下时，其磁化率（磁化程度与外磁场的关系）会发生变化。

为了研究超导材料的性质，人们通常会进行两种测试曲线的测量：场冷曲线（Field Cooling, FC）和零场冷曲线（Zero Field Cooling, ZFC）。这两条曲线的颜色在图中用高亮显示。场冷曲线测量是在施加外磁场的条件下进行的。而零场冷曲线测量是在没有外磁场的条件下进行的。

黑色是ZFC,红色是FC

在高于超导临界温度（Tc）的温度范围内，ZFC和FC曲线基本重合，因为此时超导性已经消失，材料的磁化行为与普通材料相似。

当温度降至临界温度以下时，ZFC曲线会出现一个明显的下降，而FC曲线基本保持平坦。这是因为在临界温度以下，材料开始表现出超导性，对外磁场有较强的抵抗能力。ZFC曲线下降的原因是超导材料内部形成了超导电流环路，抵消了外磁场的影响。

因此，在临界温度以下，ZFC曲线和FC曲线会出现分叉。纯净的超导样品的情况下，这个分叉的差值Δχ约等于-1/4π。当样品中存在杂质时，这个差值会变小。通过测量实际差值与理论差值之间的比值，我们可以估算出超导样品中的超导体积或质量分数。

LK-99样本的FC,ZFC

测量超导样品的磁化率随温度和外磁场的变化可以帮助我们了解材料的超导性质。通过比较零场冷曲线和场冷曲线的差异，我们可以评估样品中超导相的含量或质量分数。