[发明专利]一种传导冷却超导磁体的两级G-M制冷机导冷结构

权利要求书

1.一种传导冷却超导磁体的两级G-M制冷机导冷结构，其特征在于，G-M制冷机(1)的两级冷头均位于一个独立小腔中，腔中封存有高纯氦气，室温氦气通过一级内锥体(4)内部的导流槽预冷后在小腔中形成对流，在二级冷凝器(7)处液化；二级热沉(8)通过二级导冷带(15)与屏蔽线圈(13)和主线圈(14)相连，通过传导冷却的方式给屏蔽线圈(13)、主线圈(14)降温冷却；独立小腔包括可伸缩波纹管(2)，一级薄壁筒(3)，一级外锥体(5)，二级薄壁筒(6)和二级热沉(8)，通过焊接的方式将可伸缩波纹管(2)、一级薄壁筒(3)、一级外锥体(5)、二级薄壁筒(6)和二级热沉(8)连接在一起；

所述两级冷头为制冷机一级冷头和制冷机二级冷头，一级内锥体(4)位于制冷机一级冷头下方，二级冷凝器(7)位于制冷机二级冷头下方，一级内锥体(4)与一级外锥体(5)的锥面良好贴合，二级冷凝器(7)悬于二级热沉(8)的上方，两者之间留有3-5mm间隙；

G-M制冷机(1)与一级内锥体(4)、二级冷凝器(7)通过螺钉连接为一个整体后装入小腔中，通过给可伸缩波纹管(2)轴向预紧力保证一级内锥体(4)和一级外锥体(5)之间的良好的贴合、压紧；

传导冷却超导磁体系统由真空容器(11)、冷屏(12)、屏蔽线圈(13)、主线圈(14)、二级导冷带(15)和一级导冷带(16)组成；

二级导冷带(15)一端与二级热沉(8)连接，另一端与屏蔽线圈(13)和主线圈(14)相连，作用是将二级热沉(8)的冷量传递给磁体线圈；一级导冷带(16)一端与一级外锥体(5)连接，另一端与冷屏(12)相连，作用是将一级外锥体(5)的冷量传递给冷屏(12)；冷屏(12)、屏蔽线圈(13)、主线圈(14)、二级导冷带(15)和一级导冷带(16)均装入在真空容器(11)中，处于高真空环境中；

在超导磁体降温的初级阶段，制冷机一级冷头和二级冷头都处于氦气氛围中，一级冷头的冷量通过高压氦气对流传递给二级冷头，可以加速二级热负载的降温速度；在磁体降温的末期，部分氦气已经液化成液氦，小腔中气压降低，氦气的对流传热效应减弱，此时，一级冷头通过一级内外锥体将冷量传递给冷屏部件，二级冷头的冷凝器浸泡液氦中，通过液氦的热传导将冷量传递给磁体，实现磁体和冷屏部件温度的分离。

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，超导磁体开始降温后，通过单向阀(10)和安全泄放阀(9)的配合向小腔中注入定量的高纯氦气，根据薄壁筒的承压能力以及氦气遇冷收缩和受热膨胀引起气压变化值计算出一个最优的氦气灌装量，保证磁体失超时小腔不会损失额外的氦气，即整个磁体降温过程中无需额外的补气操作。

3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，G-M制冷机(1)需要维护或者更换时，在不需要破坏真空容器(11)的真空的前提下就可以直接拔出。