專利名稱：一種超導(dǎo)磁體關(guān)鍵部件測(cè)試用實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種超導(dǎo)磁體關(guān)鍵部件測(cè)試用實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置能在均勻的背景磁場(chǎng)與4K的低溫環(huán)境下進(jìn)行多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。
背景技術(shù)：
超導(dǎo)磁體一般在低溫的環(huán)境下運(yùn)行(多為液氦溫度)，同時(shí)由于自身產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)，使得整個(gè)超導(dǎo)磁體都處于很強(qiáng)的背景磁場(chǎng)下。超導(dǎo)磁體若要在持續(xù)電流模式下運(yùn)行，超導(dǎo)開(kāi)關(guān)與超導(dǎo)接頭無(wú)疑是磁體研發(fā)過(guò)程中兩項(xiàng)最為關(guān)鍵的技術(shù)。其中超導(dǎo)接頭的電阻之間決定磁場(chǎng)的衰減率。例如MRI超導(dǎo)磁體接頭電阻要求小于IO-ltlQ。由于接頭電阻很小，通常使用衰減法對(duì)接頭電阻進(jìn)行測(cè)試。超導(dǎo)開(kāi)關(guān)通常是由銅鎳合金為基體NbTi線繞制而成。由于銅鎳合金的基體電阻率較大因而其線材的穩(wěn)定性較差。同時(shí)背景磁場(chǎng)會(huì)減小超導(dǎo)線的臨界電流，因而即使微小的擾動(dòng)也將會(huì)造成超導(dǎo)開(kāi)關(guān)的失超。所以超導(dǎo)開(kāi)關(guān)與超導(dǎo)接頭必須在背景磁場(chǎng)與低溫環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試。除此之外，還需要對(duì)以下部件進(jìn)行測(cè)試I. ニ極管堆棧超導(dǎo)磁體在勵(lì)磁過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生失超，與超導(dǎo)開(kāi)關(guān)并聯(lián)連接的ニ極管堆棧將對(duì)其起到保護(hù)作用。同時(shí)ニ極管堆棧的導(dǎo)通電壓必須要高于磁體的勵(lì)磁電壓。溫度與磁場(chǎng)對(duì)ニ極管堆棧導(dǎo)通電壓影響很大，故需對(duì)ニ極管組件在低溫及磁場(chǎng)環(huán)境下進(jìn)行伏安特性性能測(cè)試。2.超導(dǎo)液位計(jì)超導(dǎo)液位計(jì)用于檢測(cè)超導(dǎo)磁體內(nèi)部液氦液面高度。其超導(dǎo)液位計(jì)的研制最關(guān)鍵的是液位計(jì)工作電流的確定。同吋，也有必要將超導(dǎo)液位計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)液位計(jì)進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。3.電流引線電流引線是連接室溫的勵(lì)磁電源和低溫磁體的導(dǎo)體。為減小磁體漏熱電流引線設(shè)計(jì)為可插拔型。當(dāng)勵(lì)磁完成后將電流引線拔出，進(jìn)而有效減小電流引線的漏熱。但如果接頭接觸電阻過(guò)大，勵(lì)磁過(guò)程中將會(huì)有很大的熱量產(chǎn)生誘發(fā)磁體失超。因而有必要在低溫環(huán)境下對(duì)電流引線接頭的壓降進(jìn)行測(cè)試。4.鋁屏和熱連接的剩余電阻率金屬材料的剩余電阻率(RRR值)是指常溫下(300K)的電阻與低溫下(4K)的電阻的比值。對(duì)超導(dǎo)磁體中所用的電流引線和內(nèi)電纜、金屬柔性熱連接、輻射冷屏RRR值的測(cè)試，可知其導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能。為磁體中傳熱設(shè)計(jì)、渦流設(shè)計(jì)等提供基礎(chǔ)物性參數(shù)。綜上所述，在超導(dǎo)磁體的研發(fā)過(guò)程中有必要設(shè)計(jì)ー種能進(jìn)行以上所有測(cè)試的多功能實(shí)驗(yàn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型主要目的在于提供ー種超導(dǎo)磁體關(guān)鍵部件測(cè)試用實(shí)驗(yàn)裝置，可、以用于測(cè)試超導(dǎo)接頭、超導(dǎo)開(kāi)關(guān)、ニ極管堆棧、超導(dǎo)液位計(jì)、電流引線、金屬材料剩余電阻率RRR值、以及其他ー些需要背景磁場(chǎng)或液氦溫區(qū)下的測(cè)試。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是ー種超導(dǎo)磁體關(guān)鍵部件測(cè)試用實(shí)驗(yàn)裝置，由廣ロ液氦杜瓦I、插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)2與背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)3三部分組成，其中插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括插入式實(shí)驗(yàn)支架頂部法蘭21、電流引線23、固定支架24、開(kāi)關(guān)安裝支架25、超導(dǎo)開(kāi)關(guān)26等幾部分，還包括背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括超導(dǎo)磁體34、懸掛桿39、導(dǎo)向筒40、固定板311、防福射擋板32和液位計(jì)38。所述背景場(chǎng)試驗(yàn)系統(tǒng)為ー個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度最高為3T的均勻的背景磁場(chǎng)，背景場(chǎng)磁體34懸掛于固定板311上。 所述背景場(chǎng)試驗(yàn)系統(tǒng)可切換為持續(xù)電流模式。所述在插入式實(shí)驗(yàn)支架頂部法蘭21上焊接導(dǎo)向管40，導(dǎo)向管由0. 3mm的不銹鋼板卷制而成，點(diǎn)焊于插入式實(shí)驗(yàn)支架頂部法蘭上，在背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上都布置有多塊防輻射擋板，防輻射擋板材料為高發(fā)射率的鋁或銅，防輻射擋板與廣ロ液氦杜瓦的內(nèi)壁之間有一定間隙，在防輻射擋板外布置ー圈薄銅片37以遮擋間隙。ー種超導(dǎo)磁體關(guān)鍵部件測(cè)試用實(shí)驗(yàn)裝置，包括廣ロ液氦杜瓦插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)三部分組成。其中插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括插入式實(shí)驗(yàn)支架頂部法蘭、電流引線、固定支架、開(kāi)關(guān)安裝支架、超導(dǎo)開(kāi)關(guān)等幾部分。背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括超導(dǎo)磁體、懸掛桿、導(dǎo)向筒、固定板、防輻射擋板、液位計(jì)等幾部分組成。所述背景場(chǎng)試驗(yàn)系統(tǒng)能提供一個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度最高為3T的均勻的背景磁場(chǎng)。背景場(chǎng)磁體懸掛于固定板上。為防止在勵(lì)磁過(guò)程中，磁體失超而引起的損害，通常超導(dǎo)磁體需要連接失超保護(hù)電路。所述的背景場(chǎng)超導(dǎo)磁體在達(dá)到設(shè)定的磁場(chǎng)后，可切換為持續(xù)電流模式。然后將電流引線拔出，以減小外界的漏熱。所述的背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)插入式實(shí)驗(yàn)支架頂部法蘭上焊接導(dǎo)向管。為減小漏熱，導(dǎo)向管由0. 3mm的不銹鋼板卷制而成，點(diǎn)焊于插入式實(shí)驗(yàn)支架頂部法蘭上。同時(shí)在背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上都布置有多塊防輻射擋板。防輻射擋板材料為高發(fā)射率的鋁或銅。防輻射擋板與廣ロ液氦杜瓦的內(nèi)壁之間有一定間隙。為防止熱輻射從間隙進(jìn)入，在防輻射擋板外布置ー圈薄銅片，以進(jìn)ー步減小漏熱。所述的實(shí)驗(yàn)裝置通過(guò)更換插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可進(jìn)行不同的測(cè)試。如超導(dǎo)接頭、超導(dǎo)開(kāi)關(guān)、ニ極管堆棧、超導(dǎo)液位計(jì)、鋁或銅剩余電阻率等測(cè)試。通過(guò)只變換插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，避免將整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)復(fù)溫從而造成液氦過(guò)多的損耗。所述背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)頂部插入式實(shí)驗(yàn)支架頂部法蘭上布有電流引線插入口、輸液ロ、排氣ロ、壓カ表等，具體接口數(shù)量由實(shí)驗(yàn)決定。所述插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)頂部插入式實(shí)驗(yàn)支架頂部法蘭上布置有信號(hào)線接ロ、液位計(jì)插入口以及I至2個(gè)備用接ロ。所述磁體懸掛桿為用低導(dǎo)熱系數(shù)的不銹鋼桿或玻璃鋼桿。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型的ー種超導(dǎo)磁體關(guān)鍵部件測(cè)試用實(shí)驗(yàn)裝置，可以用于測(cè)試超導(dǎo)接頭、超導(dǎo)開(kāi)關(guān)、ニ極管堆棧、超導(dǎo)液位計(jì)、電流引線、材料剩余電阻率RRR值、以及其他ー些需要背景磁場(chǎng)或液氦溫區(qū)下的測(cè)試。本實(shí)用新型的一種超導(dǎo)磁體關(guān)鍵部件測(cè)試用實(shí)驗(yàn)裝置具有實(shí)驗(yàn)參數(shù)多、背景磁場(chǎng)穩(wěn)定性高、背景磁場(chǎng)強(qiáng)度可調(diào)節(jié)、液氦揮發(fā)率小、實(shí)驗(yàn)靈活性強(qiáng)、支架和電流引線可拆卸等優(yōu)點(diǎn)。

圖I是本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置的外觀圖。圖2是插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置安裝在磁體杜瓦內(nèi)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為磁體杜瓦、21為插入式實(shí)驗(yàn)支架頂部法蘭、22為防輻射擋板、23為可插拔電流引線、24為插入式實(shí)驗(yàn)中心支架、25為開(kāi)關(guān)安裝支架、26為超導(dǎo)開(kāi)關(guān)、32為防輻射擋板、34為超導(dǎo)磁體、35為壓カ表、36為排氣ロ、37為防輻射擋片、38為液位計(jì)、39為懸掛桿、40為導(dǎo)向筒、310為ニ極管保護(hù)堆、311為固定板。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步描述如圖I，ー種超導(dǎo)磁體關(guān)鍵部件測(cè)試用實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是包括廣ロ液氦杜瓦I插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)2與背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)3三部分組成。其中插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括插入式實(shí)驗(yàn)支架頂部法蘭21、電流引線23、固定支架24、開(kāi)關(guān)安裝支架25、超導(dǎo)開(kāi)關(guān)26等幾部分。背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括超導(dǎo)磁體34、懸掛桿39、導(dǎo)向筒40、固定板311、防福射擋板32、液位計(jì)38等幾部分組成。所述背景場(chǎng)試驗(yàn)系統(tǒng)能提供一個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度最高為3T的均勻的背景磁場(chǎng)。背景場(chǎng)磁體34懸掛于固定板311上。為防止在勵(lì)磁過(guò)程中，磁體失超而引起的損害，通常超導(dǎo)磁體需要連接失超保護(hù)電路。所述的背景場(chǎng)超導(dǎo)磁體在達(dá)到設(shè)定的磁場(chǎng)后，可切換為持續(xù)電流模式。然后將電流引線33拔出，以減小外界的漏熱。所述的背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)插入式實(shí)驗(yàn)支架頂部法蘭21上焊接導(dǎo)向管40。為減小漏熱，導(dǎo)向管由0. 3mm的不銹鋼板卷制而成，點(diǎn)焊于插入式實(shí)驗(yàn)支架頂部法蘭上。同時(shí)在背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上都布置有多塊防輻射擋板。防輻射擋板22、32材料為高發(fā)射率的鋁或銅。防輻射擋板與廣ロ液氦杜瓦的內(nèi)壁之間有一定間隙。為防止熱輻射從間隙進(jìn)入，在防輻射擋板32外布置ー圈薄銅片37，以進(jìn)ー步減小漏熱。所述的實(shí)驗(yàn)裝置通過(guò)更換插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可進(jìn)行不同的測(cè)試。如超導(dǎo)接頭、超導(dǎo)開(kāi)關(guān)、ニ極管堆棧、超導(dǎo)液位計(jì)、鋁或銅剩余電阻率等測(cè)試。通過(guò)只變換插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，避免將整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)復(fù)溫從而造成液氦過(guò)多的損耗。所述背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)頂部插入式實(shí)驗(yàn)支架頂部法蘭21上布有電流引線插入口、輸液ロ、排氣ロ 36、壓カ表35等，具體接口數(shù)量由實(shí)驗(yàn)決定。所述插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)24頂部插入式實(shí)驗(yàn)支架頂部法蘭21上布置有信號(hào)線接ロ、液位計(jì)插入ロ以及I至2個(gè)備用接ロ。所述磁體懸掛桿311為用低導(dǎo)熱系數(shù)的不銹鋼桿或玻璃鋼桿。插入式實(shí)驗(yàn)支架頂部法蘭21上裝有標(biāo)準(zhǔn)液位計(jì)38用于準(zhǔn)確測(cè)量液氦高度，將自制液位計(jì)安裝在插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上，自制液位計(jì)底部與標(biāo)準(zhǔn)液位計(jì)平齊，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定自制液位計(jì)工作電流，并通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)液位計(jì)的比對(duì)確定其誤差。 上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)構(gòu)思前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書(shū)中。
權(quán)利要求1.ー種超導(dǎo)磁體關(guān)鍵部件測(cè)試用實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是由廣ロ液氦杜瓦(I)、插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(2)與背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(3)三部分組成，其中插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括插入式實(shí)驗(yàn)支架頂部法蘭(21)、電流引線(23)、固定支架(24)、開(kāi)關(guān)安裝支架(25)和超導(dǎo)開(kāi)關(guān)(26)，還包括背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括超導(dǎo)磁體(34)、懸掛桿(39)、導(dǎo)向筒(40)、固定板(311)、防輻射擋板(32 )和液位計(jì)(38 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超導(dǎo)磁體關(guān)鍵部件測(cè)試用實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述背景場(chǎng)試驗(yàn)系統(tǒng)為ー個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度最高為3T的均勻的背景磁場(chǎng)，超導(dǎo)磁體(34)懸掛于固定板(311)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超導(dǎo)磁體關(guān)鍵部件測(cè)試用實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述背景場(chǎng)試驗(yàn)系統(tǒng)可切換為持續(xù)電流模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超導(dǎo)磁體關(guān)鍵部件測(cè)試用實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述在插入式實(shí)驗(yàn)支架頂部法蘭(21)上焊接導(dǎo)向筒(40)，導(dǎo)向管由0. 3mm的不銹鋼板卷制而成，點(diǎn)焊于插入式實(shí)驗(yàn)支架頂部法蘭(21)上，在背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上都布置有多塊防輻射擋板，防輻射擋板材料為高發(fā)射率的鋁或銅，防輻射擋板與廣ロ液氦杜瓦的內(nèi)壁之·間有一定間隙，在防輻射擋板外布置ー圈薄銅片(37)以遮擋間隙。
專利摘要一種超導(dǎo)磁體關(guān)鍵部件測(cè)試用實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是包括廣口液氦杜瓦(1)插入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(2)與背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(3)三部分組成。其中插入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括插入式實(shí)驗(yàn)支架頂部法蘭(21)、電流引線(23)、固定支架(24)、開(kāi)關(guān)安裝支架(25)、超導(dǎo)開(kāi)關(guān)(26)等幾部分。背景場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括超導(dǎo)磁體(34)、懸掛桿(39)、導(dǎo)向筒(40)、固定板(311)、防輻射擋板(32)、液位計(jì)(38)等幾部分組成。本實(shí)用新型的超導(dǎo)磁體關(guān)鍵部件測(cè)試用實(shí)驗(yàn)裝置具有實(shí)驗(yàn)參數(shù)多、背景磁場(chǎng)穩(wěn)定性高、背景磁場(chǎng)強(qiáng)度可調(diào)節(jié)、液氦揮發(fā)率小、實(shí)驗(yàn)靈活性強(qiáng)、支架和電流引線可拆卸等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01F25/00GK202494729SQ201120296428
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月16日
發(fā)明者萬(wàn)理軍, 成渝, 湯洪明, 臧振中, 郭如勇 申請(qǐng)人:南京豐盛超導(dǎo)技術(shù)有限公司