[发明专利]三维低温超导薄膜线圈超导特性测试设备与测试方法

摘要

三维低温超导薄膜线圈超导特性测试设备与测试方法，本发明属于低温超导技术及高精度测量领域，它特指针对三维低温超导薄膜线圈进行超导特性测试，依靠本发明的低温环境系统和真空环境系统所提供的真空低温环境，测试研究三维低温超导薄膜线圈的超导特性，进而辅助设计三维超导薄膜线圈。本发明设计了一套低温系统，测试三维低温超导薄膜线圈的超导特性，因此一定需要为超导线圈提供一个低温环境，如背景技术中所述，本发明的低温环境利用液氦作为制冷剂，使测试系统工作温度达到4.2K，即-269℃。因此，由于测试的三维低温超导薄膜线圈是美国宇航局与欧洲空间局联合研制的STEP卫星有效载荷中的核心零件，因此从技术应用角度，属于应用航天科学与技术。

主权项

三维低温超导薄膜线圈超导特性测试设备，其特征在于它包括低温环境系统(D)，真空环境系统(Z)，测试工作系统(C)和外部测量控制系统(W)；外部测量控制系统(W)包括高精度电压表(W1)、温度测量控制仪(W2)和主控计算机(W3)；测试工作系统(C)包括测试圆盘形铜板(C1)、温度计(C2)、加热器(C3)、卡装线圈组件(C4)和至少一个压簧探针(C5)；低温环境系统(D)包括杜瓦瓶(D1)、液氦(D2)和杜瓦瓶盖(D3)；真空环境系统(Z)包括真空罐(Z2)和五个金属管道，其中五根金属管道分别为排气管道(Z11)、冷却剂注入管道(Z12)、真空泵管道(Z13)、第一电接口密封管道(Z14)和第二电接口密封管道(Z15)，所述五根金属管道穿过杜瓦瓶盖(D3)，所述杜瓦瓶盖(D3)的底部通过真空泵管道(Z13)、第一电接口密封管道(Z14)和第二电接口密封管道(Z15)悬挂有真空罐(Z2)的顶盖，真空泵管道(Z13)、第一电接口密封管道(Z14)和第二电接口密封管道(Z15)与真空罐(Z2)的真空罐腔连通，真空罐(Z2)的顶盖底部还悬挂有测试圆盘形铜板(C1)，测试圆盘形铜板(C1)上设置有温度计(C2)、加热器(C3)和卡装线圈组件(C4)，被测三维低温超导薄膜线圈卡固在所述卡装线圈组件(C4)上，并且所述被测三维低温超导薄膜线圈位于测试圆盘形铜板(C1)中央，至少一个压簧探针(C5)的触点压在所述三维低温超导薄膜线圈的超导薄膜可接触平面上，并且每根压簧探针(C5)分别与三维低温超导薄膜线圈中每个线圈的两端的导线连接；所述压簧探针(C5)的输出端、温度计(C2)的输出端和加热器(C3)的温控输入端穿过第一电接口密封管道(Z14)或第二电接口密封管道(Z15)分别连接在高精度电压表(W1)的输入端、温度测量控制仪(W2)的温度信号输入端和加热信号输出端，高精度电压表(W1)的输出端和温度测量控制仪(W2)的温度信号输出端与主控计算机(W3)的电压信号输入端和温度信号输入端连接；真空罐(Z2)的顶盖底部的测试圆盘形铜板(C1)位于真空罐(Z2)的罐体内，并且真空罐(Z2)的顶盖与真空罐(Z2)的罐体密封连接形成所述真空罐腔，真空罐(Z2)位于杜瓦瓶(D1)的瓶体内，所述排气管道(Z11)的出气口和冷却剂注入管道(Z12)的注入口位于杜瓦瓶盖(D3)顶部，排气管道(Z11)的入气口位于杜瓦瓶(D1)瓶口处，冷却剂注入管道(Z12)的流出口位于杜瓦瓶(D1)瓶体下部，并且杜瓦瓶盖(D3)与杜瓦瓶(D1)密封连接形成液氦空间，液氦(D2)充入到所述液氦空间中。