[发明专利]三维低温超导薄膜线圈超导特性测试设备与测试方法

权利要求书

1.三维低温超导薄膜线圈超导特性测试设备，其特征在于它包括低温环境系统(D)，真空环境系统(Z)，测试工作系统(C)和外部测量控制系统(W)；

外部测量控制系统(W)包括高精度电压表(W1)、温度测量控制仪(W2)和主控计算机(W3)；

测试工作系统(C)包括测试圆盘形铜板(C1)、温度计(C2)、加热器(C3)、卡装线圈组件(C4)和至少一个压簧探针(C5)；

低温环境系统(D)包括杜瓦瓶(D1)、液氦(D2)和杜瓦瓶盖(D3)；

真空环境系统(Z)包括真空罐(Z2)和五个金属管道，

其中五根金属管道分别为排气管道(Z11)、冷却剂注入管道(Z12)、真空泵管道(Z13)、第一电接口密封管道(Z14)和第二电接口密封管道(Z15)，

所述五根金属管道穿过杜瓦瓶盖(D3)，

所述杜瓦瓶盖(D3)的底部通过真空泵管道(Z13)、第一电接口密封管道(Z14)和第二电接口密封管道(Z15)悬挂有真空罐(Z2)的顶盖，

真空泵管道(Z13)、第一电接口密封管道(Z14)和第二电接口密封管道(Z15)与真空罐(Z2)的真空罐腔连通，

真空罐(Z2)的顶盖底部还悬挂有测试圆盘形铜板(C1)，

测试圆盘形铜板(C1)上设置有温度计(C2)、加热器(C3)和卡装线圈组件(C4)，被测三维低温超导薄膜线圈卡固在所述卡装线圈组件(C4)上，并且所述被测三维低温超导薄膜线圈位于测试圆盘形铜板(C1)中央，至少一个压簧探针(C5)的触点压在所述三维低温超导薄膜线圈的超导薄膜可接触平面上，并且每根压簧探针(C5)分别与三维低温超导薄膜线圈中每个线圈的两端的导线连接；

所述压簧探针(C5)的输出端、温度计(C2)的输出端和加热器(C3)的温控输入端穿过第一电接口密封管道(Z14)或第二电接口密封管道(Z15)分别连接在高精度电压表(W1)的输入端、温度测量控制仪(W2)的温度信号输入端和加热信号输出端，高精度电压表(W1)的输出端和温度测量控制仪(W2)的温度信号输出端与主控计算机(W3)的电压信号输入端和温度信号输入端连接；

真空罐(Z2)的顶盖底部的测试圆盘形铜板(C1)位于真空罐(Z2)的罐体内，并且真空罐(Z2)的顶盖与真空罐(Z2)的罐体密封连接形成所述真空罐腔，

真空罐(Z2)位于杜瓦瓶(D1)的瓶体内，

所述排气管道(Z11)的出气口和冷却剂注入管道(Z12)的注入口位于杜瓦瓶盖(D3)顶部，排气管道(Z11)的入气口位于杜瓦瓶(D1)瓶口处，冷却剂注入管道(Z12)的流出口位于杜瓦瓶(D1)瓶体下部，并且杜瓦瓶盖(D3)与杜瓦瓶(D1)密封连接形成液氦空间，液氦(D2)充入到所述液氦空间中。

2.根据权利要求1所述的三维低温超导薄膜线圈超导特性测试设备，其特征在于杜瓦瓶(D1)为内外两层壳结构，外壳(D11)是上端开口的圆柱形金属罐体，内壳(D12)是由三段圆柱形内壳连接构成罐体，内外壳体之间的腔体为真空，所述三段圆柱形内壳从上往下依次为上段圆柱形内壳(D121)、中段圆柱形内壳(D122)和下段圆柱形内壳(D123)，并且三段圆柱形内壳将杜瓦瓶(D1)内的液氦空间分为低热传导管颈、液氦浴罐和液氦工作浴室；上段圆柱形内壳(D121)的内径与外壳(D11)的开口直径相同，中段圆柱形内壳(D122)的内径大于上段圆柱形内壳(D121)的内径，中段圆柱形内壳(D122)形成容积为40L的圆柱形液氦浴罐；下段圆柱形内壳(D123)的内径与上段圆柱形内壳(D121)的内径相同，下段圆柱形内壳(D123)形成下端封底的圆柱形液氦工作浴室；中段圆柱形内壳(D122)与下段圆柱形内壳(D123)和中段圆柱形内壳(D122)与上段圆柱形内壳(D121)是由两个圆锥形导流斜面连接。

3.根据权利要求2所述的三维低温超导薄膜线圈超导特性测试设备，其特征在于上段圆柱形内壳(D121)的材料是低热传导率塑料。

4.根据权利要求2或3所述的三维低温超导薄膜线圈超导特性测试设备，其特征在于中段圆柱形内壳(D122)的40L的圆柱形液氦浴罐内安装有超导金属棒制成的液氦液面位置传感器(D4)。

5.根据权利要求4所述的三维低温超导薄膜线圈超导特性测试设备，其特征在于中段圆柱形内壳(D122)与外壳(D11)之间缠绕包裹有多层的超绝缘层。