[发明专利]一种超导磁体

说明书

本发明提供了一种超导磁体，其包括：真空容器，所述真空容器内设置有冷屏和超导线圈；所述超导线圈由超导线在线圈骨架上绕制而成，所述超导线圈的两自由端通过超导接头与超导开关连接形成闭合超导回路；所述超导磁体还包括：设置于所述真空容器上的制冷机，所述制冷机包括一级冷头和二级冷头，所述一级冷头与所述冷屏热连接；其中，所述超导线的材料是临界超导转变温度高于35K的超导材料；所述超导接头由低熔点超导焊料制成，所述超导接头通过所述二级冷头或者冷却介质冷却，确保其处于超导态。相较于现有技术中的低温闭环超导磁体，本发明提供的超导磁体的超导稳定性较高。

技术领域

本发明涉及超导磁体技术领域，尤其涉及一种闭环运行的超导磁体，该磁体可用于制作核磁共振成像超导磁体、磁选矿超导磁体、污水处理超导磁体、超导储能装置等实用装置。

背景技术

现有的实用型超导磁体，例如核磁共振成像超导磁体，超导线圈一般由铌钛超导线绕制而成，其冷却介质一般采用液氦。铌钛合金属于低温超导材料，其临界超导转变温度为9K左右，而液氦在1大气压下的沸点为4.2K，两个温度相差只有不到5K，很容易由于环境温度发生波动而导致超导线圈失超。

因此，为了提高超导磁体的超导稳定性，需要采用临界超导转变温度较高的超导材料来替代铌钛超导材料来制作超导磁体。然而，目前发现的一些临界超导转变温度较高的超导材料由于各种原因导致其不能应用在超导磁体中。

例如：1986年以来发现的一系列高温超导材料，其临界超导转变温度都远远高于铌钛超导材料的临界超导转变温度，但由于高温超导材料的超导相干长度都很短，工程上很难将超导线的两端直接连接起来，使得所得到的超导接头达到和超导线本身一样的超导性能，因此导致高温超导材料的闭环应用受到限制。

又如：2000年发现的二硼化镁超导材料，其临界超导转变温度为39K，远远高于4.2K，而且二硼化镁原料便宜，导线制造工艺简单，具有极大的应用前景，最有可能替代铌钛超导线。然而，十几年来，由于制作工艺上的难度，直到目前超导接头的性能还是不能达到实际应用的要求，从而限制了该种材料的大规模应用。

发明内容

基于以上问题，本发明提供了一种新的超导磁体，一方面，可以提高超导磁体的稳定性，另一方面，可以大大扩展高临界温度超导材料的应用范围。

本发明提出将铌钛超导材料换为具有较高临界超导转变温度的材料，由于这些材料的临界超导转变温度较铌钛合金高很多，增加了其与超导磁体运行温度的差值，可以大大提高超导磁体的稳定性。同时，本发明也促进了超导材料的更新换代。

实现这种替代的技术前提是必须制作合格的超导接头，为了达到该目的，本发明采用了如下技术方案：

一种超导磁体，包括：真空容器，所述真空容器内设置有冷屏和超导线圈；

所述超导线圈由超导线绕在线圈骨架上制成，所述超导线圈的两自由端通过超导接头与超导开关连接形成闭合超导回路；

所述超导磁体还包括：设置于所述真空容器上的制冷机，所述制冷机包括一级冷头和二级冷头，所述一级冷头与所述冷屏热连接；

其中，所述超导线的材料为临界超导转变温度高于35K的超导材料；

所述超导接头由低熔点超导焊料制成，所述超导接头通过所述二级冷头或者冷却介质冷却。

可选地，所述临界超导转变温度高于35K的超导材料为二硼化镁或高温超导材料。

可选地，所述高温超导材料包括钇-钡-铜-氧化合物、铋-铅--锶-钙-铜-氧化合物、铊-钡-钙-铜-氧化合物以及汞-钡-钙-铜-氧化合物。

可选地，所述低熔点超导焊料为伍德合金铅-镉-铋-锡、纯金属铟或铟的合金。