[发明专利]一种适用于粒子医疗输运技术的高温超导四极磁体结构

权利要求书

1.一种适用于粒子医疗输运技术的高温超导四极磁体结构，其特征在于：高温超导磁体线圈采用钇钡铜氧高温超导带材，其中钇钡铜氧带材镶嵌在线圈基体凹槽内，磁体的各个高温超导线圈之间采用串联连接，高温超导接头采用铟片压紧连接，线圈通过制冷机传导冷却，铁芯和线圈外部还设有冷屏、杜瓦作为真空绝热结构，磁体内铁芯组件和冷屏通过环氧板支撑组件固定，线圈通电后通过磁极在磁体气隙内形成均匀梯度磁场，最终在40K温区实现高温超导四极磁体对粒子束的聚焦功能；

其中，所述高温超导多极磁体结构包括：

杜瓦(12)；

冷屏(11)，其呈筒状，且同轴设置在杜瓦(12)中，并与杜瓦(12)之间具有一段真空间隙；

铁芯(10)，其同轴设置在冷屏(11)中，且为中空结构；铁芯(10)的内部具有环绕冷屏(11)的中轴线等间距设置的多个凸出部；

多个高温超导机构，其分别与多个凸出部对应；每个高温超导机构包括高温超导线圈(1)和基体(2)；基体(2)安装在对应的凸出部上，高温超导线圈(1)缠绕在基体(2)上；所有的高温超导线圈(1)依次串联连接，且头尾预留出两个通电接线头；每根高温超导线圈(1)的两端分别具有氧化钇钡铜带材线头；

多个支撑组件，其环绕冷屏(11)的中轴线等间距设置；每个支撑组件包括支撑(13)和花键(27)；支撑(13)的一端穿过冷屏(11)固定在铁芯(10)上，另一端固定在杜瓦(12)上；花键(27)套在支撑(13)上，并与冷屏(11)固定；

多个接头定位机构；每个接头定位机构设置在相邻的两根高温超导线圈(1)之间，并包括两片铟片(19)和两个铜块(20)；相邻的两根高温超导线圈(1)的氧化钇钡铜带材线头连接在两片铟片(19)之间，形成一个超导接头；两片铟片(19)位于两个铜块(20)之间；两个铜块(20)安装在铁芯(10)的端面上，且相互抵压，使两片铟片(19)包裹所述超导接头。

2.根据权利要求1所述的适用于粒子医疗输运技术的高温超导四极磁体结构，其特征在于：所述的高温超导线圈组件是由钇钡铜氧高温超导带材缠绕在无氧铜线圈基体凹槽内，并在凹槽顶部加设盖板组成，无氧铜线圈基体可以在钇钡铜氧高温超导带材发生失超故障时有效安全地泄放电流。

3.根据权利要求1所述的适用于粒子医疗输运技术的高温超导四极磁体结构，其特征在于：所述的高温超导线圈是相互串联后与电流引线连接，每个线圈均有两个钇钡铜氧带材线头，分别是电流进口和出口，在线圈电流进出口位置沿钇钡铜氧带材长度方向进行弯曲和延伸，从而相邻线圈的钇钡铜氧带材线头在延伸处相交形成超导接头，最终实现各个超导线圈之间相互串联。

4.根据权利要求1或3所述的适用于粒子医疗输运技术的高温超导四极磁体结构，其特征在于：所述的钇钡铜氧高温超导带材相交处的接头连接，是在钇钡铜氧带材延伸后的相交重合部分焊接后，再将焊接部分用铟片作垫片保护，而后用铜块压紧，这样既能够形成对超导接头的保护，又能通过铜块对超导接头进行传导冷却。

5.根据权利要求1或2所述的适用于粒子医疗输运技术的高温超导四极磁体结构，其特征在于：所述的高温超导线圈是采用制冷机传导冷却，铁芯侧面的无氧铜侧板、端面的无氧铜端板、线圈基体和钇钡铜氧带材形成一个低温冷却的传导路径，制冷机二级冷头通过上述传导路径将高温超导线圈维持在40K温区工作。

6.根据权利要求1所述的适用于粒子医疗输运技术的高温超导四极磁体结构，其特征在于：所述的高温超导线圈和铁芯外部还设有冷屏和杜瓦真空绝热结构，冷屏表面包裹有铝箔，形成反射屏，降低辐射漏热，杜瓦内部抽真空降低空气传导漏热。

7.根据权利要求1所述的适用于粒子医疗输运技术的高温超导四极磁体结构，其特征在于：所述的环氧板支撑组件，是用于固定和支撑铁芯组件和冷屏，并且支撑采用环氧板降低线圈和冷屏的传导漏热，环氧板支撑的一端与杜瓦上的小井管内衬板用螺母固定，小井管外侧用法兰进行密封，其中环氧板支撑是通过支撑圆柱面上设置的花键对冷屏进行支撑，能够降低冷屏与环氧板支撑的接触面积，降低环氧板支撑组件的传导漏热。