專利名稱：超導(dǎo)磁場屏蔽室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及超導(dǎo)屏蔽室制備領(lǐng)域，特別是涉及采用電泳技術(shù)制備低磁場下應(yīng)用的二硼化鎂MgB2超導(dǎo)磁場屏蔽室。
背景技術(shù)：
磁屏蔽系統(tǒng)是屏蔽掉外來磁噪聲，從而在一特定空間內(nèi)形成低磁甚至零磁態(tài)，以便進(jìn)行高精度的電磁或生物體測量和研究，現(xiàn)在存在的屏蔽低頻磁場的主要方法有利用高磁導(dǎo)率的材料如坡莫(Fe-Ni)合金，或利用超導(dǎo)體材料的完全抗磁性來制作的，采用坡莫(Fe-Ni)合金屏蔽時造價昂貴，體積龐大，屏蔽效果較差，漏磁現(xiàn)象嚴(yán)重，(文獻(xiàn)1Magnetic-field simulation forshielding from high magnetic fields，J.Appl.Phys，Vol 91，6991，2002)。超導(dǎo)體屏蔽主要有兩類，傳統(tǒng)超導(dǎo)體和高溫超導(dǎo)體，它們的屏蔽效果要遠(yuǎn)好于坡莫合金。但傳統(tǒng)超導(dǎo)體如NbTi等由于其臨界磁場較低，只能在低磁場下應(yīng)用，如地磁場等。高溫超導(dǎo)體主要以YBCO和Bi系材料為代表，中小型的屏蔽系統(tǒng)一般由燒結(jié)的大塊材料機(jī)械加工而成，在加工時為保證它們的超導(dǎo)性能和均勻性需要采用一些復(fù)雜的工藝如靜壓成形、慢冷卻等，這些都大大提高了生產(chǎn)成本。由于高溫超導(dǎo)材料難以形成單相，而且存在嚴(yán)重的弱連接問題，使得臨界電流密度較低，從而使得它們只適合在低磁場下應(yīng)用。如文獻(xiàn)2高溫超導(dǎo)體的磁屏蔽裝置，專利申請?zhí)?87216407；該專利采用2個圓筒以同心方式套裝在一起，圓筒之間填充塑料或紙，其上口有一筒頂蓋，內(nèi)圓筒由超導(dǎo)材料制作，外筒和筒頂蓋由導(dǎo)磁材料制作。該磁屏蔽裝置防磁效果較差，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，不能滿足實用需要。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服已有的屏蔽系統(tǒng)造價昂貴，體積龐大，屏蔽效果較差，漏磁現(xiàn)象嚴(yán)重的缺點，從而提供一種能在低磁場下應(yīng)用的超導(dǎo)屏蔽室。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的本實用新型提供的超導(dǎo)磁場屏蔽室，包括一空心金屬管或內(nèi)壁鍍有金屬層的陶瓷管和頂蓋；其特征在于在所述的空心金屬管或內(nèi)壁鍍有金屬層的陶瓷管內(nèi)壁有一均勻致密的MgB2膜，在該管端口蓋有用MgB2制作的頂蓋。
所述的MgB2二硼化鎂超導(dǎo)薄膜厚度為0.5-70um；所述的金屬管的材料要求化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，高溫下極少與鎂反應(yīng)的，包括鐵、不銹鋼、鎳、銅-鎳合金等。
所述的陶瓷管內(nèi)壁鍍的金屬層包括銀、鋁、金、銅、等導(dǎo)電率較高的金屬層，其厚度在10以上。
該低磁場下應(yīng)用的超導(dǎo)屏蔽室由于采用MgB2作為屏蔽材料，而MgB2材料的下臨界場約為4000e、穿透深度約200nm，用這種材料制備的屏蔽室的磁場衰減可達(dá)108-109，同時MgB2晶界弱連接不明顯，容易獲得較高的臨界電流密度，從而使得該屏蔽系統(tǒng)可在較高磁場下應(yīng)用。
采用電泳法制備膜時沉積速率很大，因此MgB2超導(dǎo)屏蔽室的制備較迅速，并且容易制備較大而且均勻的屏蔽室，適合工業(yè)化生產(chǎn)。而且本實用新型工藝簡單，造價低廉，制備的屏蔽室性能優(yōu)良，是工業(yè)化生產(chǎn)MgB2超導(dǎo)屏蔽室的理想方法。
本實用新型的優(yōu)點1、由于超導(dǎo)體處于超導(dǎo)態(tài)時是完全抗磁的，因此超導(dǎo)屏蔽室在其臨界磁場范圍內(nèi)幾乎可完全屏蔽外界磁場的干擾。
2、MgB2具有較高的下臨界場和較小的穿透深度，它制備簡單，容易獲得單一相，并且晶界弱連接不明顯，可以達(dá)到較高的電流密度，使得它可以在較高磁場下應(yīng)用，因此更適于做屏蔽材料。
3、電泳法沉積二硼化鎂膜時速度快而且均勻，因此可迅速制備出性能優(yōu)良的MgB2超導(dǎo)屏蔽室，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
4.該方法生長迅速、工藝簡單、成本低廉，適合于工業(yè)化生產(chǎn)超導(dǎo)屏蔽室。


圖1是本實用新型的使用電泳池制備MgB2超導(dǎo)屏蔽室方法示意圖圖2是本實用新型的MgB2超導(dǎo)屏蔽室的結(jié)構(gòu)示意圖圖面說明1、4-頂蓋 2-管壁3-二硼化鎂膜5正電極 6-屬管7-電泳池8-高壓直流電源 9-負(fù)電極具體實施例實施例1用空心鐵管制備MgB2超導(dǎo)屏蔽室本實施例取一截面直徑為1厘米、高為3厘米、壁厚為0.3厘米的空心純鐵管6，在其內(nèi)壁沉積一層約70um厚的二硼化鎂超導(dǎo)薄膜3，并在所述的空心純鐵管6的兩端口蓋有二硼化鎂制作的頂蓋1、4，這樣就制成了MgB2超導(dǎo)屏蔽室，如圖1所示。
實施例2本實施例取一截面直徑為2.3厘米、高為5厘米、壁厚為0.3厘米的陶瓷管6，內(nèi)壁沉積一層約30um厚的銀層；然后在其銀層上沉積一層約50um厚的二硼化鎂超導(dǎo)薄膜3，并在該管6的兩端口蓋有二硼化鎂制作的頂蓋1、4，這樣就制成了MgB2超導(dǎo)屏蔽室，如圖1所示。
實施例3用空心Al2O3陶瓷管制備MgB2超導(dǎo)屏蔽室在Al2O3陶瓷管內(nèi)壁預(yù)先蒸發(fā)淀積一層10um厚銅，其余結(jié)構(gòu)同實施例1，就獲得Al2O3陶瓷管內(nèi)壁帶有10um厚銅層的MgB2超導(dǎo)屏蔽室。
實施例4用在不銹鋼容器代替石英管，其余結(jié)構(gòu)同實施例1，獲得Fe外壁，超導(dǎo)內(nèi)壁的屏蔽室。這樣的不銹鋼管可以重復(fù)使用。
實施例5下面結(jié)合制備方法詳細(xì)說明本實用新型的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用圖2所示的電泳池裝置，制備圖1所示的本實用新型的MgB2超導(dǎo)屏蔽室，包括六步完成第一將研磨后的56毫克硼粉與160毫升丙酮充分混合均勻(二者純度均為99.99％)，并加入3毫克純碘，一起到入電泳池中，并使其均勻混合。
第二將截面直徑為1厘米、高為3厘米、壁厚為0.3厘米的空心純鐵管或內(nèi)壁鍍有100厚的鋁金屬層的陶瓷管6分別用丙酮、酒精、去離子水洗凈，然后插入電泳池7中，將正極5接在金屬管的管壁上，負(fù)極9為位于空心純鐵管或內(nèi)壁鍍有金屬層的陶瓷管6中央，其負(fù)極9為直徑1毫米的鐵棒；
第三通過直流電源8在電極上加1000V的直流電10分鐘，空心純鐵管或內(nèi)壁鍍有金屬層的陶瓷管6內(nèi)表面就會有一層80微米厚的棕色二硼化鎂膜；第四將做好的膜的空心純鐵管或內(nèi)壁鍍有金屬層的陶瓷管烘干并與3克鎂塊一起封在抽真空的石英管內(nèi)，真空度低于10帕；放入鎂塊是為了防止燒結(jié)時管內(nèi)的鎂蒸氣壓太低；第五將封好的石英管放在桶式爐中燒結(jié)。爐溫以每分鐘12-15℃的速率緩慢升至900℃，保溫50分鐘，然后自然降至室溫；第六用上述方法制備二個二硼化鎂超導(dǎo)平板，并固定于上述已做好的二硼化鎂超導(dǎo)管的二端口，這樣二硼化鎂超導(dǎo)屏蔽室就制備好了；該方法得到的MgB2超導(dǎo)屏蔽室可是磁場衰減108-109，性能優(yōu)良，而且經(jīng)多次試驗證實該方法簡單易行，重復(fù)性好。
權(quán)利要求1.一種超導(dǎo)磁場屏蔽室，包括一空心金屬管或內(nèi)壁鍍有金屬層的陶瓷管和頂蓋；其特征在于在所述的空心金屬管或內(nèi)壁鍍有金屬層的陶瓷管內(nèi)壁有一均勻致密的MgB2膜，在該管端口蓋有用MgB2制作的頂蓋。
2.按權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁場屏蔽室，其特征在于所述的MgB2膜厚度為0.5-70um。
3.按權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁場屏蔽室，其特征在于所述的金屬管包括鐵、不銹鋼、鎳或銅-鎳合金材料制作的。
4.按權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁場屏蔽室，其特征在于所述的陶瓷管內(nèi)壁鍍的金屬層包括銀、鋁、金、銅或?qū)щ娐瘦^高的金屬層，其厚度在10以上。
專利摘要本實用新型涉及超導(dǎo)磁場屏蔽窒，該屏蔽室包括一空心金屬管或內(nèi)壁鍍有金屬層的陶瓷管和頂蓋；其特征在于在所述的空心金屬管或內(nèi)壁鍍有金屬層的陶瓷管內(nèi)壁有一均勻致密的MgB
文檔編號H05K9/00GK2569535SQ0224615
公開日2003年8月27日 申請日期2002年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月17日
發(fā)明者張芹, 許加迪, 周岳亮, 朱亞彬, 王淑芳, 陳正豪, 呂惠賓, 楊國楨 申請人:中國科學(xué)院物理研究所