[发明专利]一种双面超导薄膜开关

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜开关，具体涉及一种双面超导薄膜开关。

背景技术

超导磁体提供稳定强磁场，同时又可以作为储能器件；已应用到工业、医疗、电力系统等行业；而超导开关在超导磁体充放电中更是起着关键作用；超导开关是利用超导体的零电阻特性实现闭环运行、利用超导体失超产生电阻实现断路作用的开关；目前现有的超导开关主要分为以下几类：机械式超导开关通过控制两个超导块材的接触与否实现超导开关的导通与关断，但是在多次使用后机械磨损，存在安全隐患；光控式超导开关依靠激光脉冲控制超导薄膜淬灭，但造价昂贵。

发明内容

本发明提供一种通过双面超导薄膜内部自行控制，减小超导开关整体结构大小节省空间和成本的双面超导薄膜开关。

本发明采用的技术方案是：一种双面超导薄膜开关，包括从上到下排布的上超导层、基底层和下超导层；上超导层和下超导层中的其中一层与超导磁体并联后连接主回路，另一层连接触发回路。

进一步的，所述上超导层和下超导层均采用YBCO超导薄膜。

进一步的，所述超导层与基底层之间设置有上缓冲层。

进一步的，所述下超导层与基底层之间设置有下缓冲层。

进一步的，所述上超导层靠近基底层一侧设置有上缓冲层，远离基底层一侧设置有上金属层；下超导层靠近基底层一侧设置有下缓冲层，远离基底层一侧设置有下金属层。

进一步的，所述基底层采用氧化铝或氧化镁。

进一步的，所述上缓冲层和下缓冲层采用氧化铈。

进一步的，所述上金属层和下金属层均采用铜、金、银、镀金金属或镀银金属中的一种。

本发明的有益效果是：

（1）本发明不需要外加装置，不改变外磁场，利用双面超导薄膜一面失超后产生热量并通过基底层传热影响另一面临界电流值从而进行自行控制；

（2）本发明节约制作成本、结构简单，超导开关体积大大减小。

附图说明

图1为双面超导薄膜开关电路图。

图2为双面超导薄膜结构。

图3a-b为双面超导薄膜临界电流示意图，其中图3a为A层失超临界电流测量结果，图3b为B层失超临界电流测量结果。

图4a-b为双面超导薄膜串联失超伏安特性曲线图，其中图4a为A、B层串联1A/min下的失超临界电流测量结果，图4b为A、B层串联2A/min下的失超临界电流测量结果。

图中：1-基底层，2-上缓冲层，3-上超导层，4-上金属层，5-下缓冲层，6-下超导层，7-下金属层，8-可插拔电流引线，9-双面超导薄膜A层，10-双面超导薄膜B层，11-超导磁体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

一种双面超导薄膜开关，包括从上到下排布的上超导层3、基底层1和下超导层6；上超导层3和下超导层6中的其中一层与超导磁体11并联后连接主回路，另一层连接触发回路。

进一步的，所述上超导层3和下超导层6均采用YBCO超导薄膜。

进一步的，所述上超导层3与基底层1之间设置有上缓冲层2，直接在基底层1上沉积超导薄膜，其薄膜超导性不好；因为与间晶格常数、热膨胀系数差别大，且在基底层1与超导薄膜之间发生严重的扩散；缓冲层2可以增强基底层1与超导薄膜之间的晶格适配度，拉近两者在热膨胀系数等物理性质方面的差异，并防止两者间的扩散和反应。

进一步的，所述下超导层6与基底层1之间设置有下缓冲层5。

进一步的，所述上超导层3靠近基底层1一侧设置有上缓冲层2，远离基底层一侧设置有上金属层4；下超导层3靠近基底层1一侧设置有下缓冲层5，远离基底层1一侧设置有下金属层7；设置金属层，将金属层作为分流层，避免失超后超导层产生过多焦耳热烧坏薄膜造成损坏。

进一步的，所述基底层1采用氧化铝或氧化镁。

进一步的，所述上缓冲层2和下缓冲层5采用氧化铈。

进一步的，所述上金属层4和下金属层7均采用铜、金、银、镀金金属或镀银金属中的一种。