一種超導磁體的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及超導磁體技術領域，尤其涉及一種閉環運行的超導磁體，該磁體可用于制作核磁共振成像超導磁體、磁選礦超導磁體、污水處理超導磁體、超導儲能裝置等實用
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【背景技術】
[0002]現有的實用型超導磁體，例如核磁共振成像超導磁體，超導線圈一般由鈮鈦超導線繞制而成，其冷卻介質一般采用液氦。鈮鈦合金屬于低溫超導材料，其臨界超導轉變溫度為9K左右，而液氦在I大氣壓下的沸點為4.2K，兩個溫度相差只有不到5K，很容易由于環境溫度發生波動而導致超導線圈失超。
[0003]因此，為了提高超導磁體的超導穩定性，需要采用臨界超導轉變溫度較高的超導材料來替代鈮鈦超導材料來制作超導磁體。然而，目前發現的一些臨界超導轉變溫度較高的超導材料由于各種原因導致其不能應用在超導磁體中。
[0004]例如:1986年以來發現的一系列高溫超導材料，其臨界超導轉變溫度都遠遠高于鈮鈦超導材料的臨界超導轉變溫度，但由于高溫超導材料的超導相干長度都很短，工程上很難將超導線的兩端直接連接起來，使得所得到的超導接頭達到和超導線本身一樣的超導性能，因此導致高溫超導材料的閉環應用受到限制。
[0005]又如:2000年發現的二硼化鎂超導材料，其臨界超導轉變溫度為39K，遠遠高于
4.2K，而且二硼化鎂原料便宜，導線制造工藝簡單，具有極大的應用前景，最有可能替代鈮鈦超導線。然而，十幾年來，由于制作工藝上的難度，直到目前超導接頭的性能還是不能達到實際應用的要求，從而限制了該種材料的大規模應用。
【發明內容】
[0006]基于以上問題，本發明提供了一種新的超導磁體，一方面，可以提高超導磁體的穩定性，另一方面，可以大大擴展高臨界溫度超導材料的應用范圍。
[0007]本發明提出將鈮鈦超導材料換為具有較高臨界超導轉變溫度的材料，由于這些材料的臨界超導轉變溫度較鈮鈦合金高很多，增加了其與超導磁體運行溫度的差值，可以大大提高超導磁體的穩定性。同時，本發明也促進了超導材料的更新換代。
[0008]實現這種替代的技術前提是必須制作合格的超導接頭，為了達到該目的，本發明采用了如下技術方案:
[0009]—種超導磁體，包括:真空容器，所述真空容器內設置有冷屏和超導線圈；
[0010]所述超導線圈由超導線繞在線圈骨架上制成，所述超導線圈的兩自由端通過超導接頭與超導開關連接形成閉合超導回路；
[0011 ]所述超導磁體還包括:設置于所述真空容器上的制冷機，所述制冷機包括一級冷頭和二級冷頭，所述一級冷頭與所述冷屏熱連接；
[0012]其中，所述超導線的材料為臨界超導轉變溫度高于35K的超導材料；
[0013]所述超導接頭由低熔點超導焊料制成，所述超導接頭通過所述二級冷頭或者冷卻介質冷卻。
[0014]可選地，所述臨界超導轉變溫度高于35K的超導材料為二硼化鎂或高溫超導材料。
[0015]可選地，所述高溫超導材料包括釔-鋇-銅-氧化合物、鉍-鉛一鍶-鈣-銅-氧化合物、鉈-鋇-鈣-銅-氧化合物以及汞-鋇-鈣-銅-氧化合物。
[0016]可選地，所述低熔點超導焊料為伍德合金鉛-鎘-鉍-錫、純金屬銦或銦的合金。
[0017]可選地，所述超導接頭與所述二級冷頭直接熱連接，以使所述二級冷頭直接冷卻所述超導接頭，使得超導接頭內的焊料處于超導態，同時所述二級冷頭通過熱傳導方式維持所述超導線圈的工作溫度處于臨界超導轉變溫度以下。
[0018]可選地，所述超導磁體還包括位于所述冷屏內側的低溫容器，所述二級冷頭和所述超導線圈設置在所述低溫容器內，所述低溫容器內包括冷卻介質。
[0019]可選地，所述冷卻介質為氦，所述低溫容器內的氦維持在4.2K和I標準大氣壓的氣-液兩相系統，該系統維持所述超導線圈工作溫度低于35K。
[0020]可選地，所述冷卻介質為液氦，所述超導開關和超導接頭被所述液氦浸沒。
[0021]可選地，當采用氣氦冷卻超導線圈時，所述超導開關和超導接頭位于低溫容器底部并為液氦所浸沒。
[0022]可選地，所述超導磁體還包括:位于所述冷屏外側的液氮容器，所述液氮容器內盛放有液氮，所述超導線圈和所述超導開關浸泡在所述液氮容器內的液氮中，所述超導接頭與所述二級冷頭直接連接。
[0023 ]相較于現有技術，本發明具有以下有益效果:
[0024]本發明提供的超導磁體，其包括超導線圈，該超導線圈上的超導線的兩端通過由低溫焊料制作成的超導接頭焊接在一起，從而形成了閉環超導回路。用于繞制該超導線圈的超導線由臨界超導轉變溫度高于35K的超導材料制成。因此，該超導線圈在低于35K的工作溫度下能保持超導載流特性。該超導磁體能達到以下技術效果:(I)當超導磁體的運行溫度維持在4.2K時，由于超導材料的臨界超導轉變溫度與磁體運行溫度相差較大，較現有技術中的超導磁體，本發明所述超導磁體的超導穩定性較現有技術高，不容易失超；(2)當超導磁體的運行溫度維持在較高溫度運行時，例如當超導磁體在接近超導材料的臨界超導轉變溫度運行時，由于超導接頭連接到二級冷頭上，雖然超導接頭的焊料是低溫超導材料，但仍然處于超導態，可以維持整個超導線圈的閉環超導運行狀態。
【附圖說明】
[0025]為了更加清楚地理解本發明的【具體實施方式】，下面將描述本發明【具體實施方式】時用到的附圖做一簡要說明。顯而易見地，這些附圖僅是本發明的部分實施例，本領域技術人員在未付出創造性勞動的前提下還可以獲得這些附圖的變型方案。
[0026]圖1是本發明實施例一提供的超導磁體的結構示意圖；
[0027]圖2是本發明實施例提供的超導閉合回路的三維立體結構示意圖；
[0028]圖3是本發明實施例二提供的超導磁體的結構示意圖；
[0029]圖4是本發明實施例三提供的超導磁體的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0030]為了更加清楚地理解本發明的目的、技術方案和技術效果，下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的結構或具有相同或類似功能的結構。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
[0031]此外，本發明可以在不同【具體實施方式】中重復參考數字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關系。
[0032]實施例一
[0033]圖1是本發明實施例提供的超導磁體的結構示意圖。如圖1所示，該超導磁體包括:真空容器01，該真空容器01內設置有冷屏02和超導線圈30，其中，超導線圈30位于冷屏02的內側。
[0034]冷屏02的作用是減小室溫向超導線圈30的輻射漏熱。
[0035]在本發明實施例中，真空容器01的材料可以為不銹鋼，當然，也可以采用除不銹鋼以外的其它非磁性材料。另外，真空容器01均可以采用我國相關的壓力容器標準進行制造，從而可以有效避免真空容器01的失效，確保超導磁體的正常運行。
[0036]此外，