[发明专利]超导磁体冷却容器、超导磁体冷却装置和单晶硅生产设备

说明书

本发明公开一种超导磁体冷却容器、超导磁体冷却装置和单晶硅生产设备，超导磁体冷却容器包括冷却室，超导磁体包括多个超导线圈，冷却室的数量与超导线圈的数量相等并一一对应，每个冷却室具有冷却腔和供相应超导线圈容置的容纳腔，冷却腔邻近容纳腔，冷却室中分隔冷却腔和容纳腔的部分由导冷材料制成，冷却腔的底部和顶部分别设有液氦进口和氦气出口。本发明提供的超导磁体冷却容器具有液氦的储备和消耗量小，超导磁体的冷却成本低的优点。

技术领域

本发明涉及超导磁体技术领域，具体涉及一种超导磁体冷却容器、超导磁体冷却装置和单晶硅生产设备。

背景技术

芯片是智能电子设备的核心部件，芯片的基础材料为单晶硅，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。

超导磁体由多对超导线圈组成，超导线圈一般使用NbTi合金超导材料。由于NbTi超导材料的临界温度仅数K，一般需要浸泡在液氦中才能正常工作。然而相关技术中的超导磁体冷却容器一般设置供多对超导线圈共同容置的冷却腔，此时冷却腔的体积较大，液氦的储备和消耗量大，超导磁体的冷却成本高。

发明内容

本发明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，本发明的实施例提出一种超导磁体冷却容器，该超导磁体冷却容器具有液氦的储备和消耗量小，超导磁体的冷却成本低的优点。

本发明的实施例还提出一种超导磁体冷却装置。

本发明的实施例又提出一种单晶硅生产设备。

根据本发明实施例的超导磁体冷却容器包括冷却室，所述超导磁体包括多个超导线圈，所述冷却室的数量与所述超导线圈的数量相等并一一对应，每个所述冷却室具有冷却腔和供相应所述超导线圈容置的容纳腔，所述冷却腔邻近所述容纳腔，所述冷却室中分隔所述冷却腔和所述容纳腔的部分由导冷材料制成，所述冷却腔的底部和顶部分别设有液氦进口和氦气出口。

根据本发明实施例的超导磁体冷却容器，其中的冷却室与超导线圈一一对应，冷却室成型用于容置超导线圈的容纳腔的同时，也成型用于供液氦经过的冷却腔，冷却腔内的液氦通过冷却室中位于冷却腔和容纳腔之间的部分与容纳腔内超导线圈实现热量交换，由此实现对超导线圈的冷却。

其中，相邻冷却室之间的空间不需成型冷却腔，且冷却腔不需容置线圈骨架，冷却腔的体积只需保证内部的液氦能够将相应超导线圈冷却至设定温度即可，由此，多个冷却腔的总体积相比于相关技术中超导磁体冷却容器中的冷却腔的体积更小，液氦的储存和消耗量更小，超导磁体的冷却成本更低。

在一些实施例中，所述冷却室包括导冷件和供所述超导线圈卷绕的线圈骨架，所述冷却腔设置于所述导冷件，所述导冷件与所述线圈骨架相连，所述导冷件与所述线圈骨架之间构成所述容纳腔。

在一些实施例中，所述线圈骨架包括轴部、第一止挡部和第二止挡部，所述轴部适于供所述超导线圈卷绕；所述第一止挡部和所述第二止挡部均设置于所述轴部的外周面，所述第一止挡部和所述第二止挡部均与所述导冷件相连，所述第一止挡部、所述第二止挡部、所述轴部和所述导冷件围绕构成所述容纳腔，所述导冷件适于与所述超导线圈的外周面贴合接触，所述冷却腔为环绕所述超导线圈的环形腔。

在一些实施例中，所述导冷件包括导冷环板，所述第一止挡部、所述第二止挡部和所述轴部围绕构成环形槽，所述环形槽的至少部分构成所述容纳腔，所述导冷环板连接所述第一止挡部和所述第二止挡部，所述导冷环板的内周面适于与所述超导线圈的外周面贴合接触。

在一些实施例中，所述导冷环板位于所述环形槽内，所述导冷环板的第一侧面与所述第一止挡部朝向所述第二止挡部的侧面贴合并焊接，所述导冷环板的第二侧面与所述第二止挡部朝向所述第一止挡部的侧面贴合并焊接。