[發明專利]超導器件及材料的液氮降溫方法和實現該方法的超導制冷機

有效

• 申請號: 201410006802.3
• 申請日: 2014-01-07
• 公開（公告）號: CN103900315A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 張金喜;丁志鋼;張澤南;施俊業;唐鼎;徐博;金明春;高黎明;陳躍;李廷剛;江林高;余祁;朱威華;高俊英
• 申請（專利權）人: 沃姆制冷設備（上海）有限公司
• 主分類號: F25D3/10
• 分類號: F25D3/10
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 陳偉勇

技術領域

本發明涉及材料領域，具體涉及超導器件及材料的檢測方法和檢測設備。

背景技術

在進行超導器件及材料的試驗時，一般是將超導器件及材料置于液氮杜瓦瓶中，降溫至規定值后進行檢測。該方法的缺點是超導器件及材料的參數易受液氮純度影響、操作不方便、試驗過程中還需要注意排風。而且超導器件及材料的降溫一般是通過氦制冷機完成的。但是氦制冷機的制冷量很小（液氮溫區100瓦左右），所以在氦制冷機制冷的過程中，為氦制冷機降溫的配套水冷設備很龐大，而且該設備耗能也很大。

受試驗設備購置成本和實驗成本的制約，本領域的技術人員多通過超導器件及材料在超導狀態下的功耗參數來確定超導器件及材料的性能。該方法需要將超導器件及材料放置在杜瓦瓶中的試驗臺上，再從室溫降至液氮溫區，但是該降溫過程速度緩慢，尤其是超導器件及材料的重量大、熱負荷大時。影響更大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種超導器件及材料的液氮降溫方法，以解決上述技術問題。

本發明的目的還在于提供一種超導制冷機，以實現上述方法。

本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現：

超導器件及材料的液氮降溫方法，其特征在于，在利用低溫液氮氣對超導器件或材料進行傳導和對流式降溫的同時，利用氦制冷系統對超導器件或材料進行傳導式降溫；

并且通過將氮氣抽出，加強對流式降溫效果。

本發明通過將兩種試驗方法結合，取其兩者優點，克服其不足，實現了超導器件及材料的快速降溫。

在試驗器件或材料穩定在液氮試驗溫區后，停止液氮降溫，依靠氦制冷系統平衡超導器件或材料的散熱，維持液氮試驗溫區。可有效地降低試驗費用。

作為一種優選方案，超導器件及材料的降溫過程在一密封艙體內進行，密封艙體內設有一用于放置超導器件或材料的試驗臺托板，首先，將超導器件及材料放置于試驗臺托板上；

然后，利用液氮泵產生低溫液氮氣，通過與液氮泵連接的數對液氮噴槍的對噴來產生激濺、混流和蒸發的作用，再通過液氮通道到達試驗臺托板處，對試驗臺托板上的超導器件或材料進行傳導和對流式降溫；

同時，利用氦制冷機對試驗臺托板上的超導器件或材料進行傳導式降溫；

并且，利用真空泵將氮氣抽出，加強對流式降溫效果。

密封艙體內可以設有一蒸發腔，數對液氮噴槍位于所述蒸發腔內；

所述蒸發腔上蓋有一防濺射蓋板組，所述防濺射蓋板組內開有所述液氮通道，所述試驗臺托板上開有液氮通孔，所述液氮通孔與所述液氮通道聯通；

所述防濺射蓋板組包括一位于上方的防濺射迷宮上板、一位于下方的防濺射迷宮下板，所述防濺射迷宮上板與防濺射迷宮下板壓緊在一起；

所述防濺射迷宮下板上開有數對進氮通孔；

所述防濺射迷宮上板的上，與所述試驗臺托板的液氮通孔相對應的位置開有出氮通孔，所述防濺射迷宮上板的下部還設有數條氮氣流通溝道，任意一條所述氮氣流通溝道至少經過一個所述出氮通孔，且至少與一個所述進氮通孔聯通；

依次聯通的進氮通孔、氮氣流通溝道、出氮通孔構成所述液氮通道。

一種超導制冷機，包括一密封艙體，所述密封艙體上裝有一可開啟的艙蓋，其特征在于，所述密封艙體內固定有一試驗臺，所述實驗臺上設有一用于放置超導器件或材料的試驗臺托板；

所述試驗臺托板下方設有一蒸發腔，所述蒸發腔內固定有數對液氮噴槍，所述數對液氮噴槍連接一液氮泵，所述蒸發腔上蓋有一防濺射蓋板組，所述防濺射蓋板組內開有液氮通道，所述試驗臺托板上開有液氮通孔，所述液氮通孔與所述液氮通道聯通；

所述超導制冷機還包括一真空泵，所述真空泵的抽氣端位于所述試驗臺托板上方，所述抽氣端的抽氣口朝向所述試驗臺托板；

所述超導制冷機還包括一氦制冷機，所述氦制冷機的制冷頭位于試驗臺托板下方，且與所述試驗臺托板的下表面連接。

本發明同時設有氦制冷機、液氮泵，并優化了試驗臺的結構，可實現氦制冷和低溫液氮氣降溫的結合，進而實現超導器件及材料的快速降溫。

一種超導制冷機，還包括一杜瓦瓶，采用所述杜瓦瓶作為所述密封艙體。以避免對密封艙體的重新設計，降低設備制作成本。

作為一種優選方案，所述防濺射蓋板組包括一位于上方的防濺射迷宮上板、一位于下方的防濺射迷宮下板，所述防濺射迷宮上板與防濺射迷宮下板壓緊在一起；

所述防濺射迷宮下板上開有數對進氮通孔；