[發明專利]基于閉合超導線圈組的磁場屏蔽系統及磁場屏蔽設備

有效

• 申請號: 201310318686.4
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN104349654B
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 顧晨;瞿體明;陳思維;韓征和
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達

1.一種磁場屏蔽系統，包括兩個第一級超導線圈及兩個第二級超導線圈圍繞一中心對稱軸共軸設置，所述第一級超導線圈的尺寸不同于所述第二級超導線圈的尺寸，四個線圈分別位于不同且相互平行的平面，其中一第一級超導線圈與一第二級超導線圈構成一第一線圈組，另一個第一級超導線圈與另一第二級超導線圈構成一第二線圈組，所述第一線圈組與第二線圈組絕緣且鏡像對稱設置，每一線圈組中所述第一級超導線圈與所述第二級超導線圈通過連接線串聯形成一閉合回路。

2.如權利要求1所述的磁場屏蔽系統，其特征在于，所述第一級超導線圈與所述第二級超導線圈的形狀為圓形、橢圓形、矩形、方形或正多邊形。

3.如權利要求1所述的磁場屏蔽系統，其特征在于，在第一線圈組或第二線圈組中，所述第一級超導線圈及所述第二級超導線圈均為圓形，所述第一級超導線圈的半徑R1與第二級超導線圈的半徑R2的比值α滿足：α≥2，所述第一級超導線圈及所述第二級超導線圈均包括多匝線圈，所述第一級超導線圈中線圈的匝數N1與第二級超導線圈中線圈的匝數N2的比值β滿足：0.01≤β≤20，并且所述第二級超導線圈的最小匝數N滿足：

其中，R為第一級超導線圈和第二級超導線圈之間的連接電阻，L為第二級超導線圈中單匝線圈產生的電感，ω為待屏蔽磁場的角頻率，m為ωL與R的比值系數。

4.如權利要求1所述的磁場屏蔽系統，其特征在于，所述第一級超導線圈及第二級超導線圈的材料分別為釔系YBCO和鉍系BSCCO中的一種。

5.如權利要求1所述的磁場屏蔽系統，其特征在于，所述第一級超導線圈及第二級超導線圈為餅狀線圈或螺線管狀線圈。

6.如權利要求1所述的磁場屏蔽系統，進一步包括一第三級超導線圈設置于第一線圈組及第二線圈組之間，且與所述第一級超導線圈及第二級超導線圈共軸設置，所述第一線圈組及第二線圈組中的第一級超導線圈及第二級超導線圈相對于所述第三級超導線圈對稱分布。

7.如權利要求6所述的磁場屏蔽系統，其特征在于，所述第三級超導線圈的尺寸等于所述第一級超導線圈的尺寸或第二級超導線圈的尺寸。

8.一種磁場屏蔽系統，包括多個第一級超導線圈及多個第二級超導線圈圍繞一中心對稱軸共軸設置，每個超導線圈分別位于不同且相互平行的平面，所述多個第一級超導線圈及多個第二級超導線圈構成一第一線圈組和一第二線圈組，所述第一線圈組與第二線圈組絕緣且鏡像對稱設置，每一線圈組中的多個超導線圈通過連接線串聯形成一閉合回路。

9.一種磁場屏蔽設備，包括一杜瓦、一磁場屏蔽系統以及一微調模組，所述杜瓦包括一內壁與一外壁圍繞同一對稱軸構成，所述內壁環繞所述中心對稱軸形成一通孔，所述磁場屏蔽系統包括兩個第一級超導線圈與兩個第二級超導線圈，所述第一級超導線圈及第二級超導線圈均設置于內壁與外壁之間且圍繞所述中心對稱軸共軸設置，所述第一級超導線圈的尺寸不同于所述第二級超導線圈的尺寸，四個線圈分別位于不同且相互平行的平面，其中一第一級超導線圈與一第二級超導線圈構成一第一線圈組，另一個第一級超導線圈與另一個第二級超導線圈構成一第二線圈組，所述第一線圈組與第二線圈組絕緣且呈鏡像對稱設置，每一線圈組中所述第一級超導線圈與所述第二級超導線圈通過連接線串聯形成一閉合回路，所述微調模組對第一級超導線圈與第二級超導線圈之間的沿中心對稱軸方向的相對位置進行微調。

10.如權利要求9所述的磁場屏蔽設備，其特征在于，所述內壁圍繞形成的通孔形成一室溫腔，所述內壁與外壁之間填充有液氮，所述第一級超導線圈及第二級超導線圈浸泡于液氮中，并對室溫腔實現屏蔽。

11.如權利要求9所述的磁場屏蔽設備，其特征在于，進一步包括一鐵磁介質環設置于內壁和外壁之間，并與所述第一級超導線圈與第二級超導線圈共軸且絕緣間隔設置，所述鐵磁介質環具有防止形成環流的一缺口。