[发明专利]基于闭合超导线圈组的磁场屏蔽系统及磁场屏蔽设备

摘要

本发明提供一种磁场屏蔽系统，包括两个第一级超导线圈及两个第二级超导线圈围绕一中心对称轴共轴设置，所述第一级超导线圈的尺寸不同于所述第二级超导线圈的尺寸，其中一第一级超导线圈与一第二级超导线圈构成一第一线圈组，另一个第一级超导线圈与另一第二级超导线圈构成一第二线圈组，所述第一线圈组与第二线圈组绝缘且镜像对称设置，每一线圈组中所述第一级超导线圈与所述第二级超导线圈串联形成一闭合回路。本发明进一步提供一种磁场屏蔽设备。本发明所述磁场屏蔽系统工艺实现路线简单，有利于工程实践。 1

主权项

1.一种磁场屏蔽系统，包括两个第一级超导线圈及两个第二级超导线圈围绕一中心对称轴共轴设置，所述第一级超导线圈的尺寸不同于所述第二级超导线圈的尺寸，四个线圈分别位于不同且相互平行的平面，其中一第一级超导线圈与一第二级超导线圈构成一第一线圈组，另一个第一级超导线圈与另一第二级超导线圈构成一第二线圈组，所述第一线圈组与第二线圈组绝缘且镜像对称设置，每一线圈组中所述第一级超导线圈与所述第二级超导线圈通过连接线串联形成一闭合回路。

2.如权利要求1所述的磁场屏蔽系统，其特征在于，所述第一级超导线圈与所述第二级超导线圈的形状为圆形、椭圆形、矩形、方形或正多边形。

3.如权利要求1所述的磁场屏蔽系统，其特征在于，在第一线圈组或第二线圈组中，所述第一级超导线圈及所述第二级超导线圈均为圆形，所述第一级超导线圈的半径R1与第二级超导线圈的半径R2的比值α满足：α≥2，所述第一级超导线圈及所述第二级超导线圈均包括多匝线圈，所述第一级超导线圈中线圈的匝数N1与第二级超导线圈中线圈的匝数N2的比值β满足：0.01≤β≤20，并且所述第二级超导线圈的最小匝数N满足：

其中，R为第一级超导线圈和第二级超导线圈之间的连接电阻，L为第二级超导线圈中单匝线圈产生的电感，ω为待屏蔽磁场的角频率，m为ωL与R的比值系数。

4.如权利要求1所述的磁场屏蔽系统，其特征在于，所述第一级超导线圈及第二级超导线圈的材料分别为钇系YBCO和铋系BSCCO中的一种。

5.如权利要求1所述的磁场屏蔽系统，其特征在于，所述第一级超导线圈及第二级超导线圈为饼状线圈或螺线管状线圈。

6.如权利要求1所述的磁场屏蔽系统，进一步包括一第三级超导线圈设置于第一线圈组及第二线圈组之间，且与所述第一级超导线圈及第二级超导线圈共轴设置，所述第一线圈组及第二线圈组中的第一级超导线圈及第二级超导线圈相对于所述第三级超导线圈对称分布。

7.如权利要求6所述的磁场屏蔽系统，其特征在于，所述第三级超导线圈的尺寸等于所述第一级超导线圈的尺寸或第二级超导线圈的尺寸。

8.一种磁场屏蔽系统，包括多个第一级超导线圈及多个第二级超导线圈围绕一中心对称轴共轴设置，每个超导线圈分别位于不同且相互平行的平面，所述多个第一级超导线圈及多个第二级超导线圈构成一第一线圈组和一第二线圈组，所述第一线圈组与第二线圈组绝缘且镜像对称设置，每一线圈组中的多个超导线圈通过连接线串联形成一闭合回路。

9.一种磁场屏蔽设备，包括一杜瓦、一磁场屏蔽系统以及一微调模组，所述杜瓦包括一内壁与一外壁围绕同一对称轴构成，所述内壁环绕所述中心对称轴形成一通孔，所述磁场屏蔽系统包括两个第一级超导线圈与两个第二级超导线圈，所述第一级超导线圈及第二级超导线圈均设置于内壁与外壁之间且围绕所述中心对称轴共轴设置，所述第一级超导线圈的尺寸不同于所述第二级超导线圈的尺寸，四个线圈分别位于不同且相互平行的平面，其中一第一级超导线圈与一第二级超导线圈构成一第一线圈组，另一个第一级超导线圈与另一个第二级超导线圈构成一第二线圈组，所述第一线圈组与第二线圈组绝缘且呈镜像对称设置，每一线圈组中所述第一级超导线圈与所述第二级超导线圈通过连接线串联形成一闭合回路，所述微调模组对第一级超导线圈与第二级超导线圈之间的沿中心对称轴方向的相对位置进行微调。

10.如权利要求9所述的磁场屏蔽设备，其特征在于，所述内壁围绕形成的通孔形成一室温腔，所述内壁与外壁之间填充有液氮，所述第一级超导线圈及第二级超导线圈浸泡于液氮中，并对室温腔实现屏蔽。

11.如权利要求9所述的磁场屏蔽设备，其特征在于，进一步包括一铁磁介质环设置于内壁和外壁之间，并与所述第一级超导线圈与第二级超导线圈共轴且绝缘间隔设置，所述铁磁介质环具有防止形成环流的一缺口。

12.如权利要求11所述的磁场屏蔽设备，其特征在于，所述微调模组控制所述铁磁介质环沿所述中心对称轴的轴向移动，以调整所述铁磁介质环与第一级超导线圈及第二级超导线圈之间的相对位置。

13.如权利要求9所述的磁场屏蔽设备，其特征在于，进一步包括一超导闭合环设置于所述内壁和外壁之间，与所述第一级超导线圈及第二级超导线圈共轴设置，且所述超导闭合环与所述第一级超导到线圈及第二级超导线圈间隔且绝缘设置。

14.如权利要求13所述的磁场屏蔽设备，其特征在于，所述微调模组控制所述超导闭合环沿所述中心对称轴的轴向移动，以调整所述超导闭合环与第一级超导线圈及第二级超导线圈之间的相对位置。

15.一种磁场屏蔽系统，包括两个第一级超导线圈间隔且围绕一中心对称轴共轴设置，以及一第二级超导线圈设置于两个第一级超导线圈之间且共轴设置，所述第一级超导线圈与所述第二级超导线圈具有不同的尺寸，所述两个第一级超导线圈相对于所述第二级超导线圈对称分布，三个线圈分别位于不同且相互平行的平面，所述两个第一级超导线圈与所述第二级超导线圈串联设置形成一闭合回路。

16.如权利要求15所述的磁场屏蔽系统，其特征在于，所述两个第一级超导线圈与所述第二级超导线圈之间的距离相等。

17.如权利要求15所述的磁场屏蔽系统，其特征在于，进一步包括铁磁介质环相对于所述第二级超导线圈对称设置，且与所述第二级超导线圈共轴。

18.一种磁场屏蔽系统，包括N个超导线圈，其中N为大于等于3的奇数，该N个超导线圈共轴设置且分别位于不同且相互平行的平面，该N个超导线圈串联设置形成一闭合回路，该N个超导线圈由不同尺寸的第一级超导线圈和第二级超导线圈组成，该N个超导线圈中有一个超导线圈位于中间位置，其它的N‑1个超导线圈相对于该中间位置的超导线圈镜像对称分布。