[發明專利]一種磁控直拉單晶超導磁體系統

在審

• 申請號: 202010176750.X
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111243821A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 程軍勝;王秋良;戴銀明;王磊;王耀輝;劉輝;孫金水;陳順中;王暉;孫萬碩
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H01F6/06
• 分類號: H01F6/06;H01F6/04;C30B15/00;C30B29/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 張德才

1.一種磁控直拉單晶超導磁體系統，其特征在于：包括用于保持低溫真空環境的真空容器、懸置于所述真空容器內的超導線圈、設置于所述超導線圈外圍的冷屏、安裝于所述真空容器上的低溫制冷機、設置于所述真空容器外的磁屏蔽外殼以及與所述超導線圈電連接的超導電源；所述超導線圈采用無液氦傳導冷卻方式制冷；所述超導線圈為由兩個斜螺管線圈交叉繞制在金屬骨架表面上形成的二極磁體線圈，且兩個所述斜螺管線圈內的電流方向相反；所述超導線圈為空心結構，且所述超導線圈的孔內形成有一直徑大于單晶棒直徑的拉晶區，所述拉晶區內能夠形成與所述超導線圈的內孔中軸線垂直的橫向磁場，與所述橫向磁場垂直的另外兩個方向的磁場強度均不大于所述橫向磁場的強度的1/5。

2.根據權利要求1所述的磁控直拉單晶超導磁體系統，其特征在于：所述超導線圈為空心圓柱體，兩個所述斜螺管線圈呈180°對稱布置在所述超導線圈的內孔中軸線兩側；所述拉晶區為圓柱形拉晶區，且所述拉晶區與所述超導線圈的內孔中軸線同軸設置，所述拉晶區的高度位于兩個所述斜螺管線圈的導線交叉區域內。

3.根據權利要求1所述的磁控直拉單晶超導磁體系統，其特征在于：所述斜螺管線圈內的每匝線圈形狀均為橢圓面，各橢圓面與所述超導線圈的內孔中軸線的夾角均相等，且夾角范圍為10°-80°。

4.根據權利要求1所述的磁控直拉單晶超導磁體系統，其特征在于：所述橫向磁場的磁場強度不均勻度小于25％，磁場強度范圍為0-5000高斯。

5.根據權利要求1所述的磁控直拉單晶超導磁體系統，其特征在于：所述真空容器為無磁不銹鋼真空容器，所述超導線圈和所述冷屏分別通過拉桿懸吊安裝在所述真空容器內。

6.根據權利要求1所述的磁控直拉單晶超導磁體系統，其特征在于：所述超導線圈為偶數層線圈；兩個所述斜螺管線圈的層數相等，且各為所述超導線圈總層數的一半。

7.根據權利要求1所述的磁控直拉單晶超導磁體系統，其特征在于：所述金屬骨架的材料為紫銅或鋁合金，所述金屬骨架的外圓面上按照超導線圈繞制走向加工有線槽，超導線繞制固定在所述線槽內；所述金屬骨架與所述超導線圈之間墊有絕緣材料層。

8.根據權利要求1所述的磁控直拉單晶超導磁體系統，其特征在于：所述冷屏的材料為紫銅或鋁合金，且所述冷屏的外表面包覆有多層超級絕熱膜；所述磁屏蔽外殼為高磁導率金屬外殼。

9.根據權利要求1所述的磁控直拉單晶超導磁體系統，其特征在于：所述超導線圈上安裝有用于失超保護的溫度計和加熱帶，并與二極管和控制主機構成失超保護回路。

10.根據權利要求1所述的磁控直拉單晶超導磁體系統，其特征在于：所述低溫制冷機的冷頭為二級制冷結構，所述二級制冷結構的一級冷頭和二級冷頭分別通過導冷結構與所述冷屏和所述超導線圈連接；所述導冷結構為軟連接結構。