本發(fā)明涉及超導(dǎo)材料短樣品臨界測試，具體涉及一種高溫超導(dǎo)材料短樣品的臨界特性測試樣品桿。

背景技術(shù)：

1、自從bednorz和mu?l?l?er于1986年首次發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)體以來，它因其高臨界溫度(tc)和上臨界磁場(hc2)而引起了人們的廣泛關(guān)注。經(jīng)過多年的發(fā)展，高溫超導(dǎo)體(hts)的性能大幅提高，成本降低。溫度參數(shù)一直被認(rèn)為是影響超導(dǎo)材料的臨界電流(ic)的關(guān)鍵參數(shù)。在超導(dǎo)體穩(wěn)定性的研究中，需要變溫測量ic來確定導(dǎo)體的溫度裕度。在設(shè)計4.2k或77k以外的溫度下工作的磁體時也需要這些參數(shù)。

2、在日內(nèi)瓦大學(xué)和美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(n?i?st)使用可變溫度插入物(vti)中的氦氣流來冷卻樣品。使用樣品上方和下方的兩個cernox溫度計監(jiān)測溫度及控制其均勻性。氦氣沿著樣品的長度流動。結(jié)果，沿著樣品存在不可避免的溫度梯度。有許多使用氦交換氣體的真空室設(shè)計的例子。通常在這種方法中，樣品空間被真空密封，并且利用可控的少量氦進(jìn)入密封空間以冷卻樣品。電流引線和信號引線的真空反饋通常需要特殊的密封結(jié)構(gòu)，很難確定氦氣的量以獲得更好的溫度控制精度并同時減少溫度控制器穩(wěn)定所需的時間，造成測量電流通常處于低水平。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高溫超導(dǎo)材料短樣品的臨界特性測試樣品桿，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中提到的不足，可以測量高溫超導(dǎo)短樣品在不同溫度(4.2～80k)、不同磁場(0～15t)下的臨界電流(ic)。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種高溫超導(dǎo)材料短樣品的臨界特性測試樣品桿，包括套筒、支撐機構(gòu)和引流電路，所述套筒的底部可拆卸連接所述支撐機構(gòu)，所述支撐機構(gòu)上滑動連接恒溫罩，所述套筒上設(shè)有與所述恒溫罩相連接的升降機構(gòu)，通過所述升降機構(gòu)帶動所述恒溫罩沿所述支撐機構(gòu)高度方向上下移動，所述支撐機構(gòu)的底部設(shè)有樣品架，在所述樣品架內(nèi)設(shè)置加熱器，在所述樣品架上焊接固定待測超導(dǎo)材料短樣品，所述待測超導(dǎo)材料短樣品通過所述引流電路進(jìn)行電導(dǎo)通連接；

4、其中，所述支撐機構(gòu)置于制冷劑環(huán)境中時，并在所述待測超導(dǎo)材料短樣品外部設(shè)置背景磁體，通過所述升降機構(gòu)帶動所述恒溫罩下移形成所述待測超導(dǎo)材料短樣品的測試腔室，通過所述加熱器調(diào)節(jié)改變測試腔室內(nèi)溫度，以使所述待測超導(dǎo)材料短樣品在不同溫度及不同磁場強度環(huán)境中進(jìn)行臨界電流測試。

5、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述支撐機構(gòu)包括上部絕緣隔板和下部絕緣隔板，所述上部絕緣隔板與所述套筒的底口端通過螺栓連接，所述下部絕緣隔板用于支撐固定連接樣品架，并將所述下部絕緣隔板固定安裝在下端板上，所述上部絕緣隔板和所述下部絕緣隔板之間通過多個不銹鋼支撐相連接，所述不銹鋼支撐上間隔設(shè)有多個中部絕緣隔板，且所述不銹鋼支撐用于與所述恒溫罩的側(cè)壁相滑動抵觸設(shè)置。

6、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述引流電路包括兩根上部電流引線、兩根中部電流引線和兩根下部電流引線，所述上部電流引線插設(shè)連接在法蘭上，所述法蘭固定連接在所述套筒的頂口端，且所述上部電流的尾端伸出所述套筒并與所述中部電流引線相焊接固定，所述中部電流引線沿所述支撐機構(gòu)高度方向上布設(shè)并與所述下部電流引線相焊接固定，所述下部電流引線與所述樣品架上設(shè)置的電流觸點相焊接固定，且在電流觸點上焊接固定所述待測超導(dǎo)材料短樣品，以形成所述待測超導(dǎo)材料短樣品的測試電流回路。

7、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述上部電流引線為中空結(jié)構(gòu)的導(dǎo)線，在所述上部電流的內(nèi)腔中焊接超導(dǎo)線材和超導(dǎo)帶材。

8、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述中部電流引線和所述下部電流引線均分別為條帶狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)線，并在所述中部電流引線和所述下部電流引線的外表面上開設(shè)凹槽，所開設(shè)的凹槽內(nèi)焊接超導(dǎo)帶材。

9、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述樣品架上設(shè)有與所述待測超導(dǎo)材料短樣品水平方向上齊平設(shè)置的兩個溫度計，所述溫度計用于實時檢測所述待測超導(dǎo)材料短樣品的測試溫度，并反饋至溫控儀，所述溫控儀用于調(diào)控所述加熱器的加熱溫度。

10、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述升降機構(gòu)包括抽拉桿和拉桿固定器，所述抽拉桿的尾端固定連接所述恒溫罩，所述抽拉桿插設(shè)連接在所述套筒頂口端的法蘭上，所述法蘭上通過拉桿固定器保持所述抽拉桿的插設(shè)位置固定。

11、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述待測超導(dǎo)材料短樣品測試數(shù)量至少有兩個，且所述待測超導(dǎo)材料短樣品上連接信號采集線，所述信號采集線布設(shè)于下部線纜管內(nèi)，所述下部線纜管沿所述支撐機構(gòu)高度方向上布置，所述下部線纜管的頂端與所述套筒內(nèi)布設(shè)的上部線纜管相連接，所述上部線纜管插設(shè)連接在所述套筒頂口端的法蘭上。

12、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述恒溫罩的頂端插設(shè)連接通氣管的底端，所述通氣管插設(shè)連接在所述套筒頂口端的法蘭上。

13、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述待測超導(dǎo)材料短樣品在不同溫度及不同磁場強度環(huán)境中進(jìn)行臨界電流測試時，不同溫度的范圍為4.2～80k，不同磁場強度的范圍為0～15t。

14、本發(fā)明的有益效果：

15、(1)本申請的臨界特性測試樣品桿使用過程中，在加熱測試溫度穩(wěn)定工況條件下，引流電路對待測超導(dǎo)材料短樣品形成電流測試回路，恒溫罩保持測試腔室內(nèi)溫度均勻一致，可以通過加熱器進(jìn)行調(diào)控測試腔室內(nèi)溫度，通過背景磁體調(diào)控測試磁場強度，可以測量待測超導(dǎo)材料短樣品在不同溫度、不同磁場下的臨界電流(ic)，操作應(yīng)用方便，從而可以提升測量臨界電流的精度；

16、(2)本申請中的引流電路布置設(shè)計合理，可以滿足在測試時承受超過2000a的大電流測試需求，此外，引流電路中的電流引線可以焊接超導(dǎo)材料，以使焊接超導(dǎo)材料可以大大減小電流引線工作中的產(chǎn)熱，從而可以減少電流引線工作產(chǎn)熱的影響。

技術(shù)特征：

1.一種高溫超導(dǎo)材料短樣品的臨界特性測試樣品桿，其特征在于，包括套筒(6)、支撐機構(gòu)和引流電路，所述套筒(6)的底部可拆卸連接所述支撐機構(gòu)，所述支撐機構(gòu)上滑動連接恒溫罩(9)，所述套筒(6)上設(shè)有與所述恒溫罩(9)相連接的升降機構(gòu)，通過所述升降機構(gòu)帶動所述恒溫罩(9)沿所述支撐機構(gòu)高度方向上下移動，所述支撐機構(gòu)的底部設(shè)有樣品架，在所述樣品架內(nèi)設(shè)置加熱器，在所述樣品架上焊接固定待測超導(dǎo)材料短樣品，所述待測超導(dǎo)材料短樣品通過所述引流電路進(jìn)行電導(dǎo)通連接；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫超導(dǎo)材料短樣品的臨界特性測試樣品桿，其特征在于，所述支撐機構(gòu)包括上部絕緣隔板(17)和下部絕緣隔板(12)，所述上部絕緣隔板(17)與所述套筒(6)的底口端通過螺栓連接，所述下部絕緣隔板(12)用于支撐固定連接樣品架，并將所述下部絕緣隔板(12)固定安裝在下端板(11)上，所述上部絕緣隔板(17)和所述下部絕緣隔板(12)之間通過多個不銹鋼支撐(8)相連接，所述不銹鋼支撐(8)上間隔設(shè)有多個中部絕緣隔板(7)，且所述不銹鋼支撐(8)用于與所述恒溫罩(9)的側(cè)壁相滑動抵觸設(shè)置。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高溫超導(dǎo)材料短樣品的臨界特性測試樣品桿，其特征在于，所述引流電路包括兩根上部電流引線(5)、兩根中部電流引線(14)和兩根下部電流引線(10)，所述上部電流引線(5)插設(shè)連接在法蘭(16)上，所述法蘭(16)固定連接在所述套筒(6)的頂口端，且所述上部電流的尾端伸出所述套筒(6)并與所述中部電流引線(14)相焊接固定，所述中部電流引線(14)沿所述支撐機構(gòu)高度方向上布設(shè)并與所述下部電流引線(10)相焊接固定，所述下部電流引線(10)與所述樣品架上設(shè)置的電流觸點(13)相焊接固定，且在電流觸點(13)上焊接固定所述待測超導(dǎo)材料短樣品，以形成所述待測超導(dǎo)材料短樣品的測試電流回路。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高溫超導(dǎo)材料短樣品的臨界特性測試樣品桿，其特征在于，所述上部電流引線(5)為中空結(jié)構(gòu)的導(dǎo)線，在所述上部電流的內(nèi)腔中焊接超導(dǎo)線材和超導(dǎo)帶材。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高溫超導(dǎo)材料短樣品的臨界特性測試樣品桿，其特征在于，所述中部電流引線(14)和所述下部電流引線(10)均分別為條帶狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)線，并在所述中部電流引線(14)和所述下部電流引線(10)的外表面上開設(shè)凹槽，所開設(shè)的凹槽內(nèi)焊接超導(dǎo)帶材。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫超導(dǎo)材料短樣品的臨界特性測試樣品桿，其特征在于，所述樣品架上設(shè)有與所述待測超導(dǎo)材料短樣品水平方向上齊平設(shè)置的兩個溫度計，所述溫度計用于實時檢測所述待測超導(dǎo)材料短樣品的測試溫度，并反饋至溫控儀，所述溫控儀用于調(diào)控所述加熱器的加熱溫度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫超導(dǎo)材料短樣品的臨界特性測試樣品桿，其特征在于，所述升降機構(gòu)包括抽拉桿(1)和拉桿固定器(2)，所述抽拉桿(1)的尾端固定連接所述恒溫罩(9)，所述抽拉桿(1)插設(shè)連接在所述套筒(6)頂口端的法蘭(16)上，所述法蘭(16)上通過拉桿固定器(2)保持所述抽拉桿(1)的插設(shè)位置固定。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫超導(dǎo)材料短樣品的臨界特性測試樣品桿，其特征在于，所述待測超導(dǎo)材料短樣品測試數(shù)量至少有兩個，且所述待測超導(dǎo)材料短樣品上連接信號采集線，所述信號采集線布設(shè)于下部線纜管(15)內(nèi)，所述下部線纜管(15)沿所述支撐機構(gòu)高度方向上布置，所述下部線纜管(15)的頂端與所述套筒(6)內(nèi)布設(shè)的上部線纜管(3)相連接，所述上部線纜管(3)插設(shè)連接在所述套筒(6)頂口端的法蘭(16)上。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫超導(dǎo)材料短樣品的臨界特性測試樣品桿，其特征在于，所述恒溫罩(9)的頂端插設(shè)連接通氣管(4)的底端，所述通氣管(4)插設(shè)連接在所述套筒(6)頂口端的法蘭(16)上。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫超導(dǎo)材料短樣品的臨界特性測試樣品桿，其特征在于，所述待測超導(dǎo)材料短樣品在不同溫度及不同磁場強度環(huán)境中進(jìn)行臨界電流測試時，不同溫度的范圍為4.2～80k，不同磁場強度的范圍為0～15t。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高溫超導(dǎo)材料短樣品的臨界特性測試樣品桿，包括套筒，套筒的底部可拆卸連接支撐機構(gòu)，支撐機構(gòu)置于制冷劑環(huán)境中時，并在待測超導(dǎo)材料短樣品外部設(shè)置背景磁體，通過升降機構(gòu)帶動恒溫罩下移形成待測超導(dǎo)材料短樣品的測試腔室，通過加熱器調(diào)節(jié)改變測試腔室內(nèi)溫度，待測超導(dǎo)材料短樣品通過引流電路進(jìn)行電導(dǎo)通連接，以使待測超導(dǎo)材料短樣品在不同溫度及不同磁場強度環(huán)境中進(jìn)行臨界電流測試。本申請可以通過加熱器進(jìn)行調(diào)控測試腔室內(nèi)溫度，通過背景磁體調(diào)控測試磁場強度，可以測量待測超導(dǎo)材料短樣品在不同溫度、不同磁場下的臨界電流，操作應(yīng)用方便，從而可以提升測量臨界電流的精度。

技術(shù)研發(fā)人員：陳煌,華凱,高鵬,劉方,周超,劉華軍,劉義能,王超,王凱朝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9