[发明专利]超导导体临界电流及分流温度测试装置

说明书

技术领域：

本发明涉及超导导体测试领域，具体涉及一种超导导体临界电流及分流温度测试装置。

背景技术：

超导技术广泛应用于聚变装置、高能粒子加速器、超导储能磁体、超导磁悬浮、生物医疗等领域。超导导体具有优异的性能，尤其是CICC导体具有较高的稳定性裕度、高绝缘击穿电压、较好的机械稳定性、低交流损耗等优点，是目前国际公认的聚变装置中大型超导磁体的首选导体。

超导导体的临界电流及分流温度是评价超导导体性能的重要指标，而之前超导导体性能测试均需要送往国外测量，测试成本很高，且测试周期长。

发明内容：

本发明提供了一种测试精度高、测试周期短、高背场、大电流超导导体临界电流及分流温度测试装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：包括有背场磁体、可变温样品杜瓦、超导变压器、低温系统，所述低温系统包括有低温制冷机、氦储液槽、超导变压器杜瓦、背场磁体杜瓦、低温传输管线，超导变压器外部设有超导变压器杜瓦，位于超导变压器杜瓦下方背场磁体杜瓦，背场磁体置于背场磁体杜瓦的底部，可变温样品杜瓦下端插入背场磁体中心，待测超导导体样品置于可变温样品杜瓦中，背场磁体为待测超导导体样品提供不同的背场环境，可变温样品杜瓦上端的样品杜瓦法兰与超导变压器杜瓦下端的超导变压器法兰密封连接；超导变压器初级线圈通过高温超导电流引线与外部电源连接，超导变压器次级线圈向下伸出两引脚从变压器杜瓦直接插入可变温样品杜瓦中并分别通过一个单室搭接接头连接在待测超导导体样品的两端，为待测超导导体样品提供电流；氦储液槽设置在超导变压器的上方，用于冷却高温超导电流引线及为超导变压器提供充足液氦；低温制冷机输出的超临界氦通过低温传输管线接至超导变压器杜瓦、可变温样品杜瓦中，用于对超导变压器次级线圈、待测超导导体样品及单室搭接接头进行迫流冷却；低温制冷机输出的液氦通过低温传输管线接至超导变压器杜瓦、背场磁体杜瓦中，用于对超导变压器初级线圈、背场磁体进行浸泡冷却；氦储液槽、超导变压器杜瓦、背场磁体杜瓦、可变温样品杜瓦中的气氦再分别通过低温传输管线返回至低温制冷机中。

所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：所述低温制冷机采用500W@4.5K制冷机。

所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：所述背场磁体自带有失超探测及失超保护系统。

所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：所述背场磁体由4个螺线管组成，整个磁体内径为338mm，高为600mm，4.2k中心磁场达7T，若对4.2k液氦进行抽气减压制取1.8k超流氦，磁体中心磁场可达10T，磁场方向为竖直方向。

所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于： 所述可变温样品杜瓦的孔径为280mm，里面设置有液氮冷屏，内部夹层进行抽真空处理，可以进行变温实验。

所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：所述可变温样品杜瓦的氦回路的氦进口处设置有加热器，用于分流温度测量时加热超临界氦。

所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：所述待测超导导体样品为半圆形，采用单螺旋绕法，最下面半匝线圈垂直于背场磁场方向，线圈两个端部经两边从侧面盘旋而上，与超导变压器的终端相连接。

所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：所述单室搭接接头包括无氧铜导电基板、不锈钢盖板、不锈钢预压盖板、不锈钢上座、不锈钢底座；所述无氧铜导电基板、不锈钢盖板、不锈钢预压盖板均留有两个圆形超临界氦通道，用于冷却接头，无氧铜导电基板与不锈钢盖板的连接采用真空钎焊，埋入接头盒的超导电缆采用预压灌锡的方法。

在测量导体分流温度时，首先保持样品电流及背场磁场强度为一定值，然后通过导体样品超临界氦回路入口处的加热器缓慢加热，直至发生失超，此时所对应的温度为导体分流温度。

对于临界电流测试，首先确定背场磁场强度及温度，然后逐步施加电流直至失超，根据失超判据就能得出导体的临界电流。

若需要更换样品时只需将变压器杜瓦与可变温样品杜瓦连接的接口法兰拆卸，再将整个变压器杜瓦吊起，然后在单室搭接接头处换新样品即可。

本发明适用于高背场下超导导体临界电流及分流温度测试，最大测试背场为10T，最大测试电流达50kA。

本发明的优点是：