由于导冷机构106是单纯的传热结构，使得超导线圈105采用制冷机104直接冷却超导，无需液氮和液氦冷却。多层绝热层102紧贴在防辐射铜屏103的外表面上。制冷机104的一级冷头穿过真空密封罐101与防辐射铜屏103热连接并提供冷量。在制冷机104与防辐射铜屏103、制冷机104与导冷机构106、导冷机构106与超导线圈105之间增加一层薄薄的铟片。超导线圈105通过环氧玻璃钢材料制作的吊杆支撑机构107吊装在真空密封罐101法兰上。气体收集板108安装在制冷机104的二级冷头上。
[0025]如图2-1、2_2所示，超导线圈105采用以下结构:一个主线圈201提供中心磁场，主线圈201用于产生均匀场的中心磁场，在主线圈外部的两端各放置一个补偿线圈202，补偿线圈202用于调整磁场的分布。通过调节线圈的电流实现磁场的不同压缩比；主线圈201与补偿线圈202采取串联组合；调节外界电源改变电流的幅值可调节磁场的变化。主线圈201和补偿线圈202均为螺线管线圈结构；补偿线圈202数量、大小、线圈相互之间的位置关系因磁场可变均匀区的数目、长度及磁场压缩比例而定。通过改变外部电源与电流引线的连接方式，可以实现主线圈201和补偿线圈202之间串、并联的线圈组合结构，从而提供不同均匀区域的磁场，同时通过外部电源的调节，改变电流的幅值，调节磁场变化。
[0026]为了既保证线圈骨架的强度，同时降低磁体线圈骨架的传热温差，主线圈201采用无氧铜和不锈钢叠加而成的复合骨架203。复合骨架203上同时设计有一定数量的环氧浸渍槽204，保证线圈进行环氧浸渍时能够充分浸入线圈内部。在绕制过程中，采用恒张力绕线机进行线圈的自动绕线，通过均匀的绕线速度、排线均匀性等保证线圈的性能。线圈的层与层之间(层间绝缘)，匝与匝之间(匝间绝缘)及整个磁体的外围(对地绝缘)都是粘接结构，而超低温胶黏剂是指能在超低温下使用、并保持足够粘接强度的胶黏剂。待线圈绕制完成后，在线圈外额外绕制一层无氧铜丝205，以保证低温下超导线圈的收缩强度。待主线圈201和补偿线圈202制完成后，将两组线圈组成一个整体线圈105，再进行环氧真空浸渍，使得线圈成为一个整体，不留任何空隙，以防止导线运动。
[0027]如图3-1、3-2所示，气体收集板108是一种可以捕获低温气体分子的收集板，收集板采用活性碳粒301粘接在无氧铜板302上，收集板与制冷机104连接，并可被制冷机冷却到零下200°C。活性碳粒301在零下200°C时具有非常强的吸附能力，可以将真空密封罐101内参与的气体分子捕捉吸附，从而在真空密封罐101内实现超高真空，为超导线圈105稳定运行提供一个真空环境。活性炭粒的吸附能力和它的表面积成正比例关系，活性碳粒301通过低温胶粘接在无氧铜板302上时，低温胶会占据活性炭粒301的表面积，从而影响活性炭粒301的吸附能力。为提高活性炭粒301的吸附能力，本实用新型提出了一种锥面粘接方法，通过低温胶将活性炭粒301的锥面和无氧铜板302粘接，减小低温胶在活性炭粒301表面占据的面积，提高原有的吸附能力。
【主权项】
1.主动屏蔽式低温超导磁体系统的实验装置，其特征在于:包括有真空密封罐、多层绝热层、防辐射铜屏、制冷机、超导线圈、导冷机构、吊杆支撑机构、气体收集板；所述的多层绝热层位于真空密封罐内部，防辐射铜屏位于多层绝热层内部，多层绝热层紧贴在防辐射铜屏的外表面上，超导线圈位于防辐射铜屏内部，且超导线圈通过吊杆支撑机构吊装在真空密封罐法兰上，位于真空密封罐外的制冷机的一级冷头穿过真空密封罐与防辐射铜屏热连接并提供冷量，制冷机的二级冷头穿过防辐射铜屏通过导冷机构和超导线圈相连接，气体收集板安装在制冷机的一级冷头上。2.根据权利要求1所述的主动屏蔽式低温超导磁体系统的实验装置，其特征在于:所述的制冷机与防辐射铜屏、制冷机与导冷机构、导冷机构与超导线圈之间分别增加一层薄铟片。3.根据权利要求1所述的主动屏蔽式低温超导磁体系统的实验装置，其特征在于:所述的超导线圈包括有一个用于产生均匀场的中心磁场的主线圈，主线圈外部的两端各放置一个用于调整磁场的分布补偿线圈，主线圈和补偿线圈分别绕制在复合骨架上，主线圈与补偿线圈采取串联组合。4.根据权利要求3所述的主动屏蔽式低温超导磁体系统的实验装置，其特征在于:所述的复合骨架的端部沿径向开有多个环氧浸渍槽。5.根据权利要求3所述的主动屏蔽式低温超导磁体系统的实验装置，其特征在于:所述的主线圈和补偿线圈外分别额外绕制一层无氧铜丝。6.根据权利要求3所述的主动屏蔽式低温超导磁体系统的实验装置，其特征在于:所述的复合骨架采用由无氧铜和不锈钢叠加而成的复合骨架。7.根据权利要求3所述的主动屏蔽式低温超导磁体系统的实验装置，其特征在于:所述的主线圈和补偿线圈均是由多个NbTi超导线绕制的螺线管线圈。8.根据权利要求1所述的主动屏蔽式低温超导磁体系统的实验装置，其特征在于:所述的气体收集板包括有无氧铜板，无氧铜板上粘接有活性炭粒。9.根据权利要求1所述的主动屏蔽式低温超导磁体系统的实验装置，其特征在于:所述的吊杆支撑机构由环氧玻璃钢材料制作而成。10.根据权利要求1所述的主动屏蔽式低温超导磁体系统的实验装置，其特征在于:所述的导冷机构采用在低温下导热能力非常强的无氧铜丝加工制作而成。
【专利摘要】本实用新型公开了一种主动屏蔽式低温超导磁体系统的实验装置，包括有真空密封罐、多层绝热层、防辐射铜屏、制冷机、超导线圈、导冷机构、吊杆支撑机构、气体收集板；多层绝热层位于真空密封罐内部，防辐射铜屏位于多层绝热层内部，超导线圈位于防辐射铜屏内部，且超导线圈通过吊杆支撑机构吊装在真空密封罐法兰上，位于真空密封罐外的制冷机的一级冷头穿过真空密封罐与防辐射铜屏热连接并提供冷量，制冷机的二级冷头穿过防辐射铜屏通过导冷机构和超导线圈相连接，气体收集板安装在制冷机的一级冷头上。本实用新型可以主动屏蔽超导磁体线圈外部的磁场环境，大大简化了低温超导磁体系统的结构，降低中心磁场的漏磁，提高低温超导磁体系统外部的屏蔽效果。
【IPC分类】H01F6/04, H01F6/06
【公开号】CN204991328
【申请号】CN201520739200
【发明人】张海峰, 叶海峰, 王二华, 武义锋, 章学华, 丁怀况, 罗高乔, 汪澎
【申请人】安徽万瑞冷电科技有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年9月22日