专利名称:一种高温超导跑道线圈阵列型波荡器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高温超导跑道线圈阵列型波荡器。
背景技术：
波荡器是一种产生周期磁场的设备，是同步辐射装置和自由电子激光装置中的核心部件。电子束通过波荡器产生的周期磁场时，发出的X射线发生干涉，从而得到高亮度的准单色光。
目前，同步辐射光源主要使用的是常温稀土永磁波荡器，其主要局限在于其所能达到的磁感应强度较低，并且磁场大小调节比较麻烦。导致上述局限的原因在于常温稀土永磁波荡器受稀土永磁材料本身所能达到的最大剩磁限制，磁场强度大小已经达到了极限；目前周期长度为25毫米的常温稀土永磁波荡器的磁感应强度可以达到O. 94特斯拉； 同时，常温稀土永磁波荡器的磁感应强度的大小需要通过机械结构调节永磁块之间的距离来调节，因此需要非常精密和复杂的机械调节机构来实现。
目前，国外研究机构正在研究基于铌钛(NbTi)和铌三锡(Nb3Sn)线圈的低温超导线圈阵列型波荡器，其主要局限在于铌钛和铌三锡超导材料的超导临界温度很低，需要运行在4. 2K的温度下，因此所需的制冷费用较高。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种高温超导跑道线圈阵列波荡器，以克服现有的常温稀土永磁波荡器磁场大小调节不灵活和低温超导波荡器运行温度较低的缺点，实现灵活调节磁场大小，减少运行成本的目的。
本发明所述的一种高温超导跑道线圈阵列型波荡器，它包括
两列纵向间隔且平行排列的高温超导线圈阵列，每列所述高温超导线圈阵列包括轴向排列的η组磁极线圈组，且每组磁极线圈组包括一对磁极和一设置在该对磁极之间的线圈，其中，η为自然数；以及
向所述线圈供电的直流电源，该直流电源的电流方向以使两个相邻所述线圈产生的磁感应强度大小相同、方向相反的方式设置。
在上述的高温超导跑道线圈阵列型波荡器中，所述线圈包括高导磁线圈骨架和绕制在该高导磁线圈骨架上的高温超导线。
在上述的高温超导跑道线圈阵列型波荡器中，所述高温超导线采用铋锶钙铜氧超导材料制成
在上述的高温超导跑道线圈阵列型波荡器中，所述高温超导线采用钇钡铜氧超导材料制成。
在上述的高温超导跑道线圈阵列型波荡器中，所述两列高温超导线圈阵列之间的间隙的取值范围为5 10mm。
在上述的高温超导跑道线圈阵列型波荡器中，所述磁极线圈组的组数η的取值范围为10 120。[0014]在上述的高温超导跑道线圈阵列型波荡器中，所述每组磁极线圈组的宽度的取值范围为5 10_。[0015]由于采用了上述的技术解决方案，本发明通过采用了高温超导材料，使其超导临界温度较高，因此使其运行温度较高，从而有效降低了制冷费用，同时提高了磁感应强度； 另外，本发明产生的磁场大小可以通过调节线圈的激励电流的大小来实现，因此，与现有技术相比，本发明的调节非常方便。[0016]本发明适用于同步辐射装置和自由电子激光装置。
[0017]图I是本发明一种高温超导跑道线圈阵列型波荡器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。[0019]如图I所示，本发明，即一种高温超导跑道线圈阵列型波荡器，包括[0020]两列纵向间隔且平行排列的高温超导线圈阵列1，每列所述高温超导线圈阵列I 包括轴向排列的η组磁极线圈组，且每组磁极线圈组包括一对磁极11和一设置在该对磁极 11之间的线圈12，其中，η为自然数(η的取值范围一般为1(Γ 20)，以及[0021]向线圈12供电的直流电源(图中未示)，该直流电源的电流方向以使两个相邻线圈 12产生的磁感应强度大小相同、方向相反的方式设置。[0022]本发明的波荡器的线圈12采用铋锶钙铜氧(BiSrCaCuO)超导材料或钇钡铜氧 (YBCO)超导材料制成。[0023]在本实施例中，以钇钡铜氧超导线圈的波荡器为例，取n=16，取磁场周期长度为 15mm,每组磁极线圈组宽度为7. 5mm (磁极线圈组的宽度的一般取值范围为5_10mm),其中线圈12的宽度为5. 5mm,两列纵向间隔排列的高温超导线圈阵列I之间的间隙为6. 5mm(两列高温超导线圈阵列I之间的间隙的一般取值范围为5-10_);由于每组磁极线圈组形成一个磁场半周期，因此，磁场周期长度为15_ (磁场周期长度的一般取值范围为10-20mm), 且周期数为16。[0024]在制造过程中，首先采用高导磁材料做为线圈骨架(图中未示)，并在线圈骨架上加工出绕线需要的凹槽，然后采用双饼绕法把铋锶钙铜氧超导材料或钇钡铜氧超导材料制成的高温超导线绕在线圈骨架上，每层绕2股，层数可根据波荡器的磁感应强度参数而定， 磁感应强度越大，则所需的层数也就越多。[0025]在使用过程中，需要把线圈12放置在由液氦杜瓦和制冷机产生的低温环境中，温度必须低于铋锶钙铜氧或钇钡铜氧超导材料的超导临界温度，以保证线圈12处于超导状态，然后采用直流电源通过电流引线给线圈12通电。线圈12产生的磁场被线圈12之间的磁极11引导到两列高温超导线圈阵列I之间的间隙(即束流通道区)，从而形成周期磁场， 用于偏转电子束。当电子束流从两列高温超导线圈阵列I之间通过时，发出的X射线发生干涉，从而得到高亮度的准单色光。[0026]综上所述，本发明的波荡器产生的磁场大小可以通过调节高温超导线圈的激励电流的大小来实现，因此调节非常方便；同时，由于采用了铋锶钙铜氧或钇钡铜氧材料，其运行温度可以在4. 2K和77K之间根据实际需要选择，和低温超导波荡器相比，其运行温度较高，因此制冷费用较低；另外，由于采用了这种高温超导材料，因此其磁感应强度也明显增大，例如，周期长度为25mm的高温超导线圈阵列型波荡器的磁感应强度在4. 2K的温度下可以达到2. O特斯拉以上。[0027]以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求
书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求
保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。
权利要求
1.一种高温超导跑道线圈阵列型波荡器，其特征在于，所述波荡器包括 两列纵向间隔且平行排列的高温超导线圈阵列，每列所述高温超导线圈阵列包括轴向排列的η组磁极线圈组，且每组磁极线圈组包括一对磁极和一设置在该对磁极之间的线圈，其中，η为自然数；以及 向所述线圈供电的直流电源，该直流电源的电流方向以使两个相邻所述线圈产生的磁感应强度大小相同、方向相反的方式设置。
2.根据权利要求
I所述的高温超导跑道线圈阵列型波荡器，其特征在于，所述线圈包括高导磁线圈骨架和绕制在该高导磁线圈骨架上的高温超导线。
3.根据权利要求
2所述的高温超导跑道线圈阵列型波荡器，其特征在于，所述高温超导线采用铋锶钙铜氧超导材料制成。
4.根据权利要求
2所述的高温超导跑道线圈阵列型波荡器，其特征在于，所述高温超导线采用钇钡铜氧超导材料制成。
5.根据权利要求
1-4中任意一项所述的高温超导跑道线圈阵列型波荡器，其特征在于，所述两列高温超导线圈阵列之间的间隙的取值范围为5 10_。
6.根据权利要求
5中所述的高温超导跑道线圈阵列型波荡器，其特征在于，所述磁极线圈组的组数η的取值范围为1(Γ120。
7.根据权利要求
1-4和6中任意一项所述的高温超导跑道线圈阵列型波荡器，其特征在于，所述每组磁极线圈组的宽度的取值范围为5 10mm。
专利摘要
本发明涉及一种高温超导跑道线圈阵列型波荡器，包括两列纵向间隔且平行排列的高温超导线圈阵列，每列所述高温超导线圈阵列包括轴向排列的n组磁极线圈组，且每组磁极线圈组包括一对磁极和一设置在该对磁极之间的线圈，其中，n为自然数；以及向所述线圈供电的直流电源，该直流电源的电流方向以使两个相邻所述线圈产生的磁感应强度大小相同、方向相反的方式设置。本发明通过采用了高温超导材料，使其超导临界温度较高，因此使其运行温度较高，从而有效降低了制冷费用，同时提高了磁感应强度；另外，本发明产生的磁场大小可以通过调节线圈的激励电流的大小来实现，因此本发明的调节非常方便。本发明适用于同步辐射装置和自由电子激光装置。
文档编号G21K1/00GKCN102930916SQ201210427935
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月31日
发明者张正臣, 许皆平, 李炜, 崔剑, 李明, 江勇 申请人:中国科学院上海应用物理研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan