專(zhuān)利名稱(chēng):超導(dǎo)顆粒的分離方法和設(shè)備的制作方法
本發(fā)明是一種利用超導(dǎo)體的完全抗磁性，借助磁場(chǎng)分離超導(dǎo)顆粒的方法和設(shè)備。屬于應(yīng)用超導(dǎo)體特性處理超導(dǎo)體材料的方法和設(shè)備。
前不久，發(fā)現(xiàn)了在液氮溫區(qū)具有超導(dǎo)電性的氧化物超導(dǎo)材料，為超導(dǎo)的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了條件。實(shí)用的超導(dǎo)材料主要有各種超導(dǎo)線(xiàn)材、帶材和超導(dǎo)厚膜、薄膜和以此做成的各種超導(dǎo)器件。制備致密的和單純的超導(dǎo)相連續(xù)體對(duì)研制實(shí)用的超導(dǎo)材料以及提高其性能(如超導(dǎo)線(xiàn)材和帶材的臨界電流密度)至關(guān)緊要。特別，對(duì)制作實(shí)用的氧化物超導(dǎo)材料，因其具有陶瓷材料的性質(zhì)，將更為重要。本發(fā)明提出的《超導(dǎo)顆粒的分離方法和設(shè)備》將有助于較好地解決這個(gè)問(wèn)題。這種方法和設(shè)備不但可以用于實(shí)用超導(dǎo)材料的生產(chǎn)過(guò)程中，而且可以用于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)和分離多相混合物中的超導(dǎo)相顆粒，以供分析與研究。此外，尋找新的超導(dǎo)物質(zhì)，使用本發(fā)明方法和設(shè)備，尤其具有積極意義。因?yàn)槭褂帽景l(fā)明方法和設(shè)備能靈敏地檢測(cè)、分離出多相體系中少量的超導(dǎo)物質(zhì)。這種《超導(dǎo)顆粒的分離方法和設(shè)備》至今未見(jiàn)報(bào)道。
本發(fā)明的目的是，利用超導(dǎo)物質(zhì)在其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc以下呈現(xiàn)的邁斯納效應(yīng)，即完全抗磁性，借助磁場(chǎng)和適當(dāng)?shù)姆谴判云骶撸瑥姆勰┏瑢?dǎo)材料中分離出超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc下的超導(dǎo)顆粒，從而為研制、生產(chǎn)實(shí)用的超導(dǎo)線(xiàn)材、帶材、超導(dǎo)膜等材料提供符合溫度Tc范圍的由超導(dǎo)相顆粒組成的粉末超導(dǎo)原料或?yàn)閷?shí)驗(yàn)提供檢測(cè)和分離多相混合物中Tc溫度范圍內(nèi)的超導(dǎo)相顆粒的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的設(shè)備主要由一個(gè)能產(chǎn)生足夠大磁場(chǎng)強(qiáng)度及磁場(chǎng)梯度的磁體(永久磁鋼、電磁鐵或螺線(xiàn)管)、能使溫度降到超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc以下的冷卻劑及其容器、盛放或送入和收集粉末超導(dǎo)體的非磁性器具(器具由玻璃、石英、陶瓷或金屬制成)以及上述部件的支撐固定件構(gòu)成。本發(fā)明的原理是，超導(dǎo)顆粒置于或通過(guò)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc的溫區(qū)時(shí)，發(fā)生超導(dǎo)轉(zhuǎn)變，在磁場(chǎng)中呈現(xiàn)邁斯納效應(yīng)，即完全抗磁性。不均勻磁場(chǎng)使超導(dǎo)物質(zhì)受到一個(gè)指向磁場(chǎng)強(qiáng)度負(fù)梯度方向的力，磁場(chǎng)強(qiáng)度及梯度越大，力也越大。而非超導(dǎo)物質(zhì)沒(méi)有這種屬性，故不受到上述力的作用。利用這種差別，可把超導(dǎo)物質(zhì)和非超導(dǎo)物質(zhì)分離開(kāi)來(lái)。使用本發(fā)明方法時(shí)，將粉末超導(dǎo)材料置于或通過(guò)一個(gè)器具，器具內(nèi)或器具外圍置有冷卻劑(如液氮)以形成超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫區(qū)。利用永久磁鋼、電磁鐵或螺線(xiàn)管在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫區(qū)產(chǎn)生一個(gè)具有一定磁場(chǎng)強(qiáng)度及其梯度的磁場(chǎng)。當(dāng)待處理的粉末材料通過(guò)或置于超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫區(qū)時(shí)，其中的超導(dǎo)相顆粒出現(xiàn)完全抗磁性，在磁場(chǎng)力的作用下，與非超導(dǎo)顆粒分離開(kāi)來(lái)。此外，為了提高分離效率，實(shí)現(xiàn)連續(xù)處理，還可以利用重力場(chǎng)，或者其它人造力場(chǎng)(如離心力場(chǎng))，使待處理的粉末材料在分離裝置中遵循一定路線(xiàn)連續(xù)移動(dòng)。因?yàn)?，在磁?chǎng)作用下，粉末材料中的超導(dǎo)顆粒的運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)不同于其它非超導(dǎo)相顆粒，從而可使超導(dǎo)顆粒連續(xù)得以分離出來(lái)。為了能收集分離出來(lái)的超導(dǎo)相顆粒，還需適當(dāng)安置收集容器。如一顆既含有部分超導(dǎo)物質(zhì)又含有部分非超導(dǎo)物質(zhì)的顆粒(即非純超導(dǎo)相顆粒)的運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)既不同于純超導(dǎo)顆粒也不同于非超導(dǎo)顆粒，因此要獲得純度不同的超導(dǎo)顆粒，滿(mǎn)足不同材料的需求，還需適當(dāng)調(diào)節(jié)收集容器的位置或方向。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。使用本發(fā)明方法和設(shè)備可以分離超導(dǎo)粉末材料中的超導(dǎo)相顆粒和非超導(dǎo)相顆粒，保證了研制超導(dǎo)線(xiàn)材、帶材和超導(dǎo)膜的原料即粉末超導(dǎo)材料的純度;為研制單純的超導(dǎo)相連續(xù)體，為生產(chǎn)實(shí)用的超導(dǎo)材料，尤其是實(shí)用的氧化物超導(dǎo)材料，提高其性能創(chuàng)造了條件。本發(fā)明方法和設(shè)備還可用于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)和分離多相混合物中的超導(dǎo)物質(zhì)，以供分析研究。另外，這一技術(shù)也是靈敏地檢測(cè)和分離多相混合物中微量超導(dǎo)物質(zhì)的手段。因?yàn)槭褂脺y(cè)量電阻的方法或者測(cè)量磁學(xué)性質(zhì)的方法檢測(cè)超導(dǎo)物質(zhì)，均需要樣品中超導(dǎo)相的比例較高，因此，不易檢測(cè)出微量的超導(dǎo)相。而利用本發(fā)明的方法和設(shè)備，只要將樣品磨成足夠細(xì)小的粉末，就可以分離出其中的微量超導(dǎo)物質(zhì)。
圖1是水平型超導(dǎo)顆粒分離裝置構(gòu)造圖。其中1是盛放超導(dǎo)粉末材料的器皿，2是冷卻劑(例如液氮)，3是待處理的超導(dǎo)粉末材料，4是收集槽，5是收集到的超導(dǎo)相顆粒;6是有一定磁場(chǎng)強(qiáng)度及梯度的永久磁鋼或者電磁鐵。
圖2是豎直型超導(dǎo)顆粒分離裝置構(gòu)造圖。其中7是三分叉管狀器具;2是冷卻劑;8是盛放冷卻劑的杜瓦瓶。
圖3是彎管狀超導(dǎo)顆粒分離裝置構(gòu)造圖。其中9是隔熱容器;10是產(chǎn)生磁場(chǎng)的螺旋繞組線(xiàn)圈;11是加料管;12是旋轉(zhuǎn)園盤(pán);13是彎曲管道;14是電動(dòng)機(jī);15是分離出的非超導(dǎo)顆粒，16是傳動(dòng)皮帶。
下面結(jié)合本發(fā)明超導(dǎo)顆粒分離方法的實(shí)施例。
實(shí)施例一如圖1，把一個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度最高不超過(guò)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變臨界磁場(chǎng)Hc，最低不為零的永久磁鋼或電磁鐵6固定在基座上，在磁體6的上方水平放置一個(gè)盛放超導(dǎo)粉末3的園盤(pán)形器具1，可以直接放在磁體上，也可用支架固定在磁體上方。器皿1的邊緣可以做成凹形的槽4，以便收集分離出的超導(dǎo)顆粒5。把超導(dǎo)粉末材料3放入器皿1后，在器皿1中倒入冷卻劑(如液氮)，隨后，接通電磁鐵6的電源。在磁場(chǎng)的作用下，器皿中的超導(dǎo)顆粒發(fā)生運(yùn)動(dòng)，與其它非超導(dǎo)材料分離開(kāi)來(lái)，落入收集槽4中，達(dá)到分離超導(dǎo)顆粒的目的。
實(shí)施例2按圖2，把永久磁鋼或電磁鐵6橫向安置，固定在支架上，然后將一個(gè)三分叉管狀器具7緊靠電磁鐵6放置，并使三分叉管狀器具7的三分叉處位于電磁鐵6中心線(xiàn)附近。將整個(gè)三分叉管狀器具或三分叉部分浸在冷卻劑2(例如液氮)中。電磁體6接通電源后，向三分叉管狀器具7的入口投放入被處理粉末超導(dǎo)材料3，當(dāng)粉末經(jīng)過(guò)三分叉部分時(shí)，其中的超導(dǎo)顆粒在磁場(chǎng)力的作用下，其運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，落入右側(cè)的收集管道;而其它非超導(dǎo)顆粒落入左側(cè)的收集管，從而達(dá)到分離超導(dǎo)顆粒的目的。
實(shí)施例3按圖3，磁場(chǎng)由螺旋繞組10產(chǎn)生，產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度最高不超過(guò)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變臨界磁場(chǎng)Hc，最低不為零，這個(gè)螺旋繞組10繞制在一個(gè)彎管狀器具3上。在彎管狀器具13的下端安裝一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的園盤(pán)12，在旋轉(zhuǎn)園盤(pán)12的上方安裝一個(gè)加料管道11，使待處理粉末3能夠送入并落在旋轉(zhuǎn)園盤(pán)13上。把整個(gè)裝置浸在冷卻劑2(例如液氮)里，使彎管狀器具13的內(nèi)部空間溫度低于超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc。接通電磁線(xiàn)圈10的電源，將粉末3從加料管11加入。粉末3落在旋轉(zhuǎn)園盤(pán)13上，由于離心力的作用，粉末散開(kāi)，可以避免粉末之間相互阻礙。粉末中的超導(dǎo)顆粒在磁場(chǎng)力的作用下，沿著彎管13向上運(yùn)動(dòng)，并從左側(cè)出口落入收集容器，而非超導(dǎo)顆粒15從下端出口落入收集容器，達(dá)到分離超導(dǎo)顆粒的目的。
權(quán)利要求
1.一種分離超導(dǎo)顆粒的方法和設(shè)備，其特征在于有一個(gè)超導(dǎo)粉末材料安放或經(jīng)過(guò)的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的磁場(chǎng)區(qū)、產(chǎn)生磁場(chǎng)的電磁鐵、螺線(xiàn)線(xiàn)圈或永久磁鐵、分離出來(lái)的超導(dǎo)相顆粒收集器、盛裝冷卻劑的容器。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的超導(dǎo)顆粒分離方法和設(shè)備，其特征在于低溫區(qū)中有彎管器具或三分叉管狀器具或帶收集槽的器皿。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的超導(dǎo)顆粒分離方法和設(shè)備，其特征在于彎管、三分叉管或器皿由玻璃、石英、陶磁或非磁性金屬制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的超導(dǎo)顆粒分離方法和設(shè)備，其特征在于磁場(chǎng)區(qū)的磁場(chǎng)強(qiáng)度最高不超過(guò)臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度Hc，最低不為零。
專(zhuān)利摘要
一種利用超導(dǎo)體完全抗磁性，借助磁場(chǎng)分離超導(dǎo)顆粒的方法。它利用了超導(dǎo)體的邁斯納效應(yīng)，采用一個(gè)能產(chǎn)生一定磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度梯度的電磁體或永久磁鐵和一個(gè)適當(dāng)形狀的器具，并在磁體靠近器具的周?chē)纬梢粋€(gè)低溫區(qū)，讓粉末超導(dǎo)材料放置或通過(guò)器具，超導(dǎo)相則在磁場(chǎng)下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，從而從非超導(dǎo)雜質(zhì)中分離出來(lái)。本發(fā)明方法和設(shè)備可為研制超導(dǎo)膜、器件、線(xiàn)材、帶材提供更純的原料或?yàn)樘剿餍碌某瑢?dǎo)物質(zhì)或確定生產(chǎn)工藝提供簡(jiǎn)便的方法。
文檔編號(hào)H01B12/00GK87101050SQ87101050
公開(kāi)日1988年12月14日 申請(qǐng)日期1987年5月23日
發(fā)明者黃佶 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海冶金研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan