[发明专利]一种节省液氦的零蒸发超导磁体系统

说明书

本发明提出了一种节省液氦的零蒸发超导磁体系统，所述多组超导线圈缠绕在线圈骨架上，通过上端的电流引线部件通入电流，产生磁场；所述氦容器的形状为环绕超导线圈圆柱的腔体；所述多组超导线圈和线圈骨架装配在氦容器内，通过控制超导线圈与氦容器之间间距，使得在氦容器中通入少量液氦即可达到预定位置液面高度，超导线圈下部通过液氦浸泡方式冷却，超导线圈未被浸泡的部分通过传导方式冷却；在氦容器外围缠绕液氮预冷管；磁体杜瓦上方装有两台制冷机，氦气由制冷机二级冷头液化后，通过液氦进流管流到氦容器底部。本发明通过浸泡冷却与传导冷却相结合的方法，使用少量液氦，实现超导线圈的快速冷却以及液氦零蒸发运行。

技术领域

本发明涉及超导磁体技术领域，尤其涉及一种液氦冷却的超导磁体系统。

背景技术

强磁场改变了原子核与核外电子间的磁力距，从而改变物质的特性。因此强磁场为基础科学以及交叉科学提供新的研究方向。由超导磁体产生的磁场与水冷磁体相比不仅运行成本低、稳定性高、而且磁场更加均匀。由超导材料的特性可知，将超导磁体冷却至更低的温度，可以获得更高的磁场强度以及梯度。

制冷机冷却的超导磁体与传统的低温液体浸泡冷却的超导磁体相比具有结构紧凑、运行方便和安全性好等优点，已成为超导磁体技术和应用的重要发展方向。而目前制冷机冷却的超导磁体存在冷却液灌入量大，冷却利用率低，冷却速度慢等缺点。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提出一种节省液氦的零蒸发超导磁体系统，采用浸泡冷却与传导冷却相结合的方式，实现节省液氦的零蒸发超导磁体系统，本发明通过如下技术方案实现的：

一种节省液氦的零蒸发超导磁体系统，包括多组超导线圈，线圈骨架，氦容器，液氦进流管，氦气回流管，制冷机，液氮预冷管，冷屏，多层绝热，磁体杜瓦，拉杆，电流引线，波纹管；

所述多组超导线圈缠绕在线圈骨架上，通过上端的电流引线部件通入电流，产生磁场；所述氦容器的形状为环绕超导线圈圆柱的腔体；

所述多组超导线圈和线圈骨架装配在氦容器内，通过控制超导线圈与氦容器之间间距，使得在氦容器中通入少量液氦即可达到预定位置液面高度，所述少量液氦是指小于10L，超导线圈下部通过液氦浸泡方式冷却，超导线圈未被浸泡的部分通过传导方式冷却；超导线圈和线圈骨架装配在氦容器内，采用控制超导线圈与氦容器之前间距的方法，可以在氦容器中通入少量液氦，实现只需少量液氦即可达到较高液面冷却高度，给超导线圈冷却降温，也达到了节省液氦的作用；

在氦容器外围缠绕液氮预冷管；磁体杜瓦上方装有两台制冷机，制冷机一级冷头与冷屏连接，二级冷头与氦液化罐连接；氦气回流管连接到氦液化罐上部，氦气由制冷机二级冷头液化后，通过液氦进流管流到氦容器底部。

进一步的，所述超导线圈与氦容器之间留有间隙，间隙为3mm-15mm。

进一步的，所述氦容器内液氦液面同时浸没多组超导线圈底部，浸没高度为90mm-100mm。

进一步的，所述氦容器装配在冷屏中氦容器和冷屏通过拉杆机构，装配固定在磁体杜瓦中。

进一步的，所述冷屏外围包裹多层绝热。

进一步的，所述氦容器上端装有氦气回流管，氦液化罐下方连接液氦进流管，管线数量为1条或多条。

进一步的，液氦进流管直径为2mm-5mm。

进一步的，在降温时先在液氮预冷管通入液氮将磁体冷却到液氮温度，然后将液氮吹除，使用制冷机将磁体系统冷却到液氦温度。

有益效果：