[发明专利]一种自循环超导磁体及半导体单晶炉

说明书

本公开提出一种自循环超导磁体及半导体单晶炉，其中，自循环超导磁体包括：直流电源；至少一个超导磁组，至少一个超导磁组串联在直流电源的供电回路上，超导磁组包括：两个串联的超导线圈；自循环开关，自循环开关与至少一个超导磁组并联，自循环开关用于在至少一个超导磁组励磁后使至少一个超导磁组形成自循环回路；冷却装置，冷却装置用于使超导线圈和自循环开关处于超导临界温度以下。在本公开的一种自循环超导磁体及半导体单晶炉中，避免使用较多数量的直流电源，同时也避免使用较多数量的散热部件等辅助器件，而且还减小了保磁过程中交流电转直流电的电能损耗，从而有效降低了半导体单晶硅的生产成本。

技术领域

本公开涉及超导磁体技术领域，尤其涉及一种自循环超导磁体及半导体单晶炉。

背景技术

芯片是智能电子设备的核心部件，芯片的基础材料为半导体单晶硅，半导体单晶硅多采用直拉法进行制备，但在直拉法生长半导体单晶硅的过程中，熔体由于热对流会使杂质产生宏观及微观的不均匀性，进而影响晶体的物理和化学性质，因此，常利用超导磁体产生的磁场抑制熔体的热对流，以保证半导体单晶硅的质量。

超导磁体的磁场需要直流电才能实现，但目前工业电均为交流电，因此还需要专门的直流电源将交流电转换为直流电，同时，由于在半导体单晶硅生长过程中超导磁体的保磁，因此每个超导磁体均需要配置一个直流电源，较多数量的直流电源导致半导体单晶硅的生产成本较高，而且交流电转直流电的持续过程具有一定的电能损耗，同时需要配置散热部件等辅助器件，进一步增大了半导体单晶硅的生产成本。

发明内容

本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本公开的目的在于提供一种自循环超导磁体及半导体单晶炉。

为达到上述目的，本公开第一方面提供一种自循环超导磁体，包括：直流电源；至少一个超导磁组，所述至少一个超导磁组串联在所述直流电源的供电回路上，所述超导磁组包括：两个串联的超导线圈；自循环开关，所述自循环开关与所述至少一个超导磁组并联，所述自循环开关用于在所述至少一个超导磁组励磁后使所述至少一个超导磁组形成自循环回路；冷却装置，所述冷却装置用于使所述超导线圈和所述自循环开关处于超导临界温度以下；其中，所述至少一个超导磁组和所述自循环开关设置在容器内；所述冷却装置包括：液氦循环组件，所述液氦循环组件的出液端与所述容器的进液端相连，所述液氦循环组件的进气端与所述容器的出气端相连；所述自循环开关包括：手柄、绝热管、第一电连器和第二电连器，所述手柄螺纹贯穿所述容器的腔壁，所述绝热管滑动设置在所述容器内，所述手柄与所述绝热管传动相连，所述第一电连器设置在所述绝热管远离所述手柄的一端，所述第一电连器与所述至少一个超导磁组的一端相连，所述第二电连器设置在所述容器内，所述第二电连器与所述至少一个超导磁组的另一端相连，其中，所述手柄正转并驱动所述第一电连器移动，以使所述第一电连器与所述第二电连器相连，或所述手柄反转并驱动所述第一电连器移动，以使所述第一电连器远离所述第二电连器。

可选的，所述至少一个超导磁组包括：第一超导磁组，所述第一超导磁组包括：第一线圈和第二线圈，所述第一线圈的第一端与所述直流电源的正极相连，所述第一线圈的第二端与所述第二线圈的第一端相连；第二超导磁组，所述第二超导磁组包括：第三线圈和第四线圈，所述第三线圈的第一端与所述第四线圈的第二端相连，所述第三线圈的第二端与所述第二线圈的第二端相连，所述第四线圈的第一端与所述直流电源的负极相连；其中，所述自循环开关的第一端与所述第一线圈的第一端相连，所述自循环开关的第二端与所述第四线圈的第一端相连。

可选的，所述自循环超导磁体还包括：第一开关，所述第一开关设置在所述第一线圈的第一端与所述直流电源的正极相连之间，所述第一开关的第一端与所述直流电源的正极相连，所述第一开关的第二端与所述第一线圈的第一端相连；其中，所述第一开关与所述自循环开关的开关状态相反。