一种用超导体对超导体线圈磁力线进行聚焦的设计方法与流程

一种用超导体对超导体线圈磁力线进行聚焦的技术领域，是属于超导体技术和电磁技术领域。主要技术是在超导体里面留有一个空间，这个空间的形状是一个球形状，外面包着超导体材料，把超导体线圈放在里面，在超导体线圈对应面的2极的超导体材料处留有2个孔，超导体会把磁力线向中间挤压，然后从二边的孔出去，也就是说在2个孔里聚焦，在超导体材料的外部设计一个智能控制系统和电源，连接里面的超导体线圈，在超导体的出口安装一个霍尔器件，用来自动调节和校正出口的磁场强度。

背景技术：

六十年代发现了实用超导材料，八十年代出现了性质优良的钕铁硼永磁材料，使人们可以不耗费很大的电功率获得大体积持续的强磁场，发展超导与永磁强磁场技术是20世纪下半叶电工新技术发展的一个重要方面。在各国高能物理、核物理、核聚变，磁流体发电等大型科技计划推动下，整个技术得到了良好的发展。低温铌钛合金及铌三锡复合超导线与钕铁硼永磁材料已形成产业，可进行批量生产。人们已研制成功了15特斯拉以下各种场强，各种磁场形态，大体积的可长期可靠运行的强磁场装置，积极推进着强磁场在各方面的应用。超导或者采用其他技术产生的强磁场是自然界没有的一种高能物理场，在这种能场中，将发生许多奇特的现象。例如，水的变形，非导磁的木材、水滴、塑料、虫子、草莓等物质在超强磁场（5t以上）中将悬浮起来；金属凝固过程中，晶粒将发生转动，进而融合，形成类似单晶的组织；此外，强磁场对凝固过程的成核过程也产生显著的影响，起到细化晶粒的作用。鉴于强磁场这些奇妙的效应，国外发达国家如日本、法国等对强磁场下材料制备给予了极大的关注，日本有关这一领域的五年研究计划已于2001年启动。国内国家自然科学基金委今年的重点项目指南中，将这一领域列入指南。超强磁场的作用可以直接达到原子尺度，因此，它对众多领域的影响是极为深远的。在纳米材料制备领域中，纳米材料形状和性能的控制是非常关键的问题。而利用超强磁场极强的磁力作用，有可能控制液相法制备纳米材料的成核过程，它可以控制纳米颗粒朝某一优先方向生长，从而获得高度各向异性的纳米材料。此外，在这种各向异性纳米材料成型时，超强磁场的作用可以使纳米粉体在烧结过程中仍能保持很高的各向异性，而这是采用其它方法难以达到的。此外，超强磁场极强的能量还可以引起纳米材料晶格的崎变，从而为制备高性能的纳米材料提供了一个非常好的条件。磁化学的研究一直是化学化工工作者致力研究的领域，然而自二十世纪六十年代以前的近四十年中，人们只能获得0.1—1t左右的磁场，在这种强度的磁场下，磁场对化学反应的影响几乎可以忽略，由于磁场对物质体系能量的影响随着磁场强度的平方呈正比增加，因此，在10t－20t甚至100t的超强磁场下，磁场对化学反应体系的影响已经到了非常显著的地步，甚至可以影响到化学反应的反应热、ph值、化学反应进行的方向、反应速率、活化能、熵等诸多方面。目前，超导强磁体的口径达到直径100mm，这已经相当于化学化工工业常见管道的直径，因此，开展这一领域的研究的应用前景是非常明显的。在光、磁、电等物理领域，研究过程离不开特殊材料，如磁光材料、光学晶体、光纤、多功能膜、磁性材料、导电材料等。而超强磁场可对这些材料的制备过程产生重要的影响。有关这一领域的研究远未深入。另外，超强磁场对高分子材料、电子材料的影响也是非常重要的领域。生物工程领域中，生物组织、基因的突变是一个重要的研究方向。已有研究表明，超强磁场对生物体的组织、生化反应、生长过程、基因、细菌的新陈代谢等均能产生显著的影响，开展超强磁场下生物工程的研究，对提升生物领域的研究水平和影响力，具有重要的意义，特别在核磁共振和加速器上的应用，对人类的意义极为重大，一个可变可控可测的超级磁场，对人类的作用更加重要。

技术实现要素：

强磁场在人类科研中起着至关重要的作用，它的应用已经极为广泛，人类也制造出来了磁场强度很强的磁场，特别使用超导体方法，制造出5t以上的磁场，虽然已经足够强了，但还不能满足人类科研的需求，人类还想制造更加强大的磁场，来满足科研需求的同时，制造出更加强大的仪器，满足人类各种各样的探索，改变人类发展的需要，并且人类多希望挑战极限，如何制造出世界上最强的磁场，如何制造出挑战人类极限的磁场，并且要这样的磁场可变可控可测，用超导体对超导体线圈磁力线进行聚焦的设计方法就满足上面的条件，用超导体对超导体线圈磁力线进行聚焦的设计方法，其特征是，在超导体里面留有一个空间，这个空间的形状是一个球形状，但根据设计要求，可把球形向二边拉伸或向里面压扁，还可以做一些各种各样的变形，超导体材料是包在球形状的外面，在内部球形状空间的二极的超导体材料上留有二个孔，孔的大小是根据设计要求设计的，孔的大小的主要依据，是根据里面超导体线圈的面积和孔的面积的比例，更为重要大的是在聚焦口的霍尔器件的反馈，里面超导体线圈的面积是小孔面积的多少倍而设计的作为参考，在超导体中间球形状空间的中心圆上放上超导体线圈，超导体线圈安置在超导体材料内部球形状的中心圆面上，超导体线圈的重心和球形状的重心重叠，由于超导体对磁力线有排斥作用，使磁力线向中间聚集，因为在球形状空间的二极的超导体材料上有二个孔，这二个孔没有被超导体材料覆盖，所以磁力线就被压缩到这二个孔的位置，然后从这二个孔出去，在外面形成回路，这样磁力线就被聚焦在二个孔内，孔内或孔的口上的磁场强度就被提高很多倍，提高了多少倍的计算方法是，里面的超导体线圈的面积是小孔的多少倍，那么小孔里面的磁场强度就是超导体线圈的磁场强度的多少倍，这是理论计算，真正的数据还是靠霍尔器件的反馈，这样就可以使用孔内或孔口上超强的磁场了，把超导体的线圈引脚引出来，连接在智能控制器上，并且把放在超导体口上的霍尔器件也连接到智能控制器上把电源也连接在智能控制器上，这样就可以通过智能控制器来调节超导体线圈的电流来改变磁场的大小，通过霍尔器件的反馈精确的控制磁场强度。

附图说明

图1是用超导体对磁力线进行聚焦的设计的原理的切面图，1.2代表超导体材料的切面结构，3代表磁铁，磁铁包括永久磁铁，电磁铁，超导磁铁，并且代表是在球形状的中心圆面位置，4代表超导体材料内部的空腔，基本设计是球形状，但根据设计要求，把球形向二边拉伸或向里面压扁，还可以做一些各种各样的变形，5.6代表在内部球形状空间的二极的超导体材料上留下的二个孔，7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18代表磁力线，n.s代表磁极，19.20代表超导体线圈连接控制器，21.22代表霍尔器件连接控制器，23代表霍尔器件，24代表只能控制器，25代表电源，26.27代表控制器上的调控按钮。

实施方法：

超导体球形材料把超导体线圈包在里面，起先要把超导体线圈安置在超导体材料内部球形状的中心圆面上，超导体线圈的重心和球形状的重心重叠，外面用超导体材料包上，在球形状二极的超导体材料上留有二个孔，这样只要通过外部的智能控制器给超导体线圈电流，超导体线圈就会产生巨大的磁场，那么磁力线就会被超导体材料排斥，向中间挤压，最后从二极的圆孔出去，所以圆孔聚焦了磁力线，使磁场强度大大增加，由超导体线圈产生的磁场本身就巨大，再经过超导体聚焦，这样产生的磁场，挑战了人类制造最强磁场的极限，这就产生人类制造最强磁场的极限，并且可以通过外部的智能控制器，调节电流的大小，这样直接调节聚焦口的磁场，由于要控制聚焦口磁场的大小，这样必须在聚焦口安装探测器霍尔器件，反馈给智能控制器，这样就可以测量到聚焦口实时的磁场强度和变化的规律。