[發明專利]高溫超導單疇塊材磁通凍結場測量裝置及方法

無效

• 申請號: 201110410503.2
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN102520378A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 連博文;左鵬翔;曹越;胡順波;徐克西
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01R33/12
• 分類號: G01R33/12
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種高溫超導單疇塊材磁通凍結場測量裝置及方法，屬于超導陶瓷材料性能測試的技術領域。

背景技術

高溫超導(HTS)單疇塊材自發現以來，得到各國高度重視。在磁懸浮列車、飛輪儲能系統、發電機用馬達、故障限流器、污水處理等方面有著很好的應用前景，已逐步從實驗室開始轉向工業化。對工業應用來說，塊材超導體有兩個重要的材料特性。其中一個是磁懸浮力，它決定了超導塊材所能承受的懸浮重量；另一個是俘獲磁通密度，它決定了超導塊材能夠產生的最大磁場。比起常規磁體，目前得到的高溫超導俘獲場都遠遠超過常規永磁體的磁場極限，使高溫超導體成為非常有希望的新一代永磁材料。

這些數值強烈地依賴于測試方法，因此，我國迫切需要建立與國際接軌的關于塊狀超導體性能測試的國家標準。2007年，中國國家標準化管理委員會批準發布了《塊狀氧化物超導體磁浮力的測量》的國家標準(GB/T21115-2007)。目前我國也打算將IEC61788-9國際標準《SUPERCONDUCTIVITY-Measurements?for?bulk?high?temperature?superconductors-Trapped?flux?density?of?large?grain?bulk?oxide?superconductors》（《超導電性：塊狀高溫超導體的測量-大晶粒氧化物超導體的俘獲磁通密度》）轉化為國家標準。制定高溫超導單疇塊材俘獲磁通密度測試的國家標準正是本發明任務來源。

Virtual?Instrument(VI)虛擬儀器，突破了傳統電子儀器以硬件為主體的模式，用軟件算法代替電子線路，充分發揮了計算機的長項。把傳統儀器的后兩部分(信號處理、結果表達與儀器控制)用計算機軟件來實現，而不再采用硬件（電子線路）來實現。美國國家儀器公司(NI)推出的Labview正是基于這種思想開發出來的軟件，其依靠圖形化編程進行數據采集和儀器控制，廣泛地被工業界、學術界和研究生實驗室接受。

發明內容

本發明的目的在于針對已有技術的不足之處，提供一種高溫超導單疇塊材磁通凍結場測量裝置及方法，能高效且方便地測量出俘獲磁場超導特性，為進一步高溫超導體應用特性的研究和機理理論分析提供了強大的實驗技術方案。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種高溫超導單疇塊材磁通凍結場測量裝置，包括一個呈密封桶體的強磁體裝置、置于該裝置中的低溫杜瓦瓶和圍繞該瓶的超導強磁體，其特征在于：

（1）有一個三維支架的垂直桿下端伸入所述低溫杜瓦瓶內，與放置在該瓶內的高溫超導單疇塊材樣品相靠近并且與所述樣品上表面保持垂直，一個上位機聯接一個步進電動機驅動器，該步進電動機驅動器通過3個RS232輸出端口與所述三維支架的3個RS232端口相聯接，驅動所述三維支架中的三個步進馬達使垂直桿作x、y、z軸方向的三維移動；

（2）所述三維支架的垂直桿下端臨近樣品上表面裝有一個低溫霍爾探頭，用于采集顯示所述樣品表面垂直方向的磁通凍結場，該探頭通過15針D-sub接口的電纜線聯接至一個高斯測量儀，并且該高斯測量儀與所述上位機相連接；所述強磁體裝置內部裝有溫度傳感器，用來實時監測所述超導強磁體的溫度，該溫度傳感器由所述強磁體裝置桶體表面的16針D-sub接口引出，通過電纜線聯接至一個數字多用表的20通道多路傳輸接口，并且該數字多用表與所述上位機相連接；

（3）有一個壓縮制冷機和一個分子真空泵連接所述強磁體裝置，對其制冷和抽真空；有一個磁體電源接通所述超導強磁體的線圈，用于產生充磁場。

所述上位機采用裝有美國國家儀器公司開發的軟件Labview2009的PC機，所述步進電動機驅動器采用美國國家儀器公司的MID-7604/7602型步進電動機驅動器，所述高斯測量儀采用Lake?Shore?Cryotronics,?Inc.公司的Model455DSP型高斯測量儀，所述低溫霍爾探頭采用Lake?Shore?Cryotronics,?Inc.公司的HMCA-2560-WN型低溫霍爾探頭，所述數字多用表采用Keithley?Instrument,?Inc.公司的Model?2700型數字多用表，所述超導強磁體采用Cryogenic?Limited.公司的5T?NbTi超導線圈強磁體，所述壓縮制冷機采用Sumitomo?Heavy?Industries,?Ltd.公司F-50型壓縮制冷機，所述分子真空泵采用Edwards公司的EXPT型分子真空泵。