[發(fā)明專利]適用于超導(dǎo)帶材失超判斷的結(jié)構(gòu)、判斷方法及超導(dǎo)帶材

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210641522.4
• 申請(qǐng)日: 2022-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN115079063B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱佳敏;陳思侃;趙躍;吳蔚;張超;甄水亮;連亞博;陳永春;丁逸珺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海超導(dǎo)科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G01R33/12
• 分類號(hào): G01R33/12;H01B12/02
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 黃磊;郭國(guó)中

本發(fā)明提供了一種適用于超導(dǎo)帶材失超判斷的結(jié)構(gòu)、判斷方法及超導(dǎo)帶材，包括：多條間隙，間隙將對(duì)應(yīng)位置的超導(dǎo)帶材或超導(dǎo)帶材的超導(dǎo)層沿寬度方向等分為多份；多條間隙包括一條長(zhǎng)間隙和多條短間隙；長(zhǎng)間隙設(shè)置于超導(dǎo)帶材寬度方向的中線上，長(zhǎng)間隙的第一位置上設(shè)置有磁場(chǎng)傳感器；短間隙分為一排或多排設(shè)置于長(zhǎng)間隙其余位置的兩側(cè)；其中，在磁場(chǎng)變化超過預(yù)設(shè)值后判斷超導(dǎo)帶材失超；間隙11對(duì)應(yīng)位置的超導(dǎo)帶材包裹封裝層。本發(fā)明在超導(dǎo)帶材上設(shè)置了一個(gè)薄弱部分作為該帶材的保險(xiǎn)絲，如果發(fā)生失超，超導(dǎo)帶材會(huì)在該處發(fā)生燒毀，從而保護(hù)該超導(dǎo)帶材的其他部分。采用磁場(chǎng)傳感器檢測(cè)到的磁場(chǎng)變化作為失超信號(hào)，比測(cè)量超導(dǎo)帶材的電壓更加靈敏。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種適用于超導(dǎo)帶材失超判斷的結(jié)構(gòu)、判斷方法及超導(dǎo)帶材。

背景技術(shù)

以ReBCO(Re為稀土元素)為材料的第二代超導(dǎo)帶材，也被稱為涂層導(dǎo)體，因其具有相比鉍系帶材更強(qiáng)的載流能力、更高的磁場(chǎng)性能和更低的材料成本，在醫(yī)療、軍事、能源等眾多領(lǐng)域具備更廣更佳的應(yīng)用前景。第二代超導(dǎo)帶材，由于其作為超導(dǎo)載流核心的ReBCO本身硬且脆，所以一般是在鎳基合金基底上采用多層覆膜的工藝生產(chǎn)，所以又被稱為涂層導(dǎo)體。第二代超導(dǎo)帶材一般由基帶、緩沖層(過渡層)、超導(dǎo)層以及保護(hù)層組成。金屬基底的作用是為帶材提供優(yōu)良的機(jī)械性能。過渡層的作用一方面是防止超導(dǎo)層與金屬基底發(fā)生元素間的相互擴(kuò)散，另一方面最上方的過渡層需為超導(dǎo)層的外延生長(zhǎng)提供好的模板，提高YBCO晶粒排列質(zhì)量。制備超導(dǎo)性能優(yōu)良的涂層導(dǎo)體，需要超導(dǎo)層具有一致的雙軸織構(gòu)。雙軸織構(gòu)是指晶粒在a/b軸和c軸(c軸垂直于a/b面)兩個(gè)方向均有著近乎一致的排列。由于YBCO薄膜在a/b軸方向的排列程度(面內(nèi)織構(gòu))相對(duì)較難實(shí)現(xiàn)，而面內(nèi)織構(gòu)較差會(huì)嚴(yán)重降低超導(dǎo)性能。因此需要YBCO超導(dǎo)薄膜在已經(jīng)具有雙軸織構(gòu)和匹配晶格的過渡層上外延生長(zhǎng)。制備實(shí)現(xiàn)雙軸織構(gòu)有兩種主流的技術(shù)路線，一種是軋制輔助雙軸織構(gòu)基帶技術(shù)，另一種為離子束輔助沉積技術(shù)。ReBCO超導(dǎo)層制備的常見技術(shù)分為多種，有脈沖激光沉積、金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積、反應(yīng)共蒸發(fā)等。保護(hù)層主要是用來保護(hù)超導(dǎo)膜層，一般在超導(dǎo)帶材表面鍍1-5um的銀層。然而這些超導(dǎo)帶材，由于其本身材料或者制作工藝的限制還存在著有許多弱點(diǎn)，尤其在將其應(yīng)用到具體的超導(dǎo)應(yīng)用裝置中，這些材料在加工中需要經(jīng)過接頭制作，繞制線圈，環(huán)氧浸漬，真空澆筑，在應(yīng)用中需要急冷急熱，大量冷熱循環(huán)，受到大磁場(chǎng)所帶來的應(yīng)力，大電流的沖擊等等復(fù)雜的工況環(huán)境。可以說純粹經(jīng)過初步銀保護(hù)的超導(dǎo)帶材，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際超導(dǎo)帶材應(yīng)用的工況，尤其是電學(xué)和力學(xué)方面的性能。因此在此基礎(chǔ)上普遍的做法是對(duì)其進(jìn)行表面鍍銅處理，即在已經(jīng)鍍銀的超導(dǎo)帶材表面電鍍1-80um的銅層。

第二代高溫超導(dǎo)帶材的失超保護(hù)一直以來困擾著業(yè)界。由于其材料的陶瓷屬性，相比于低溫超導(dǎo)失超傳播速度慢3-4個(gè)數(shù)量級(jí)，只有0.1-1cm/s。這對(duì)第二代高溫超導(dǎo)的工程應(yīng)用帶來了嚴(yán)重的影響和挑戰(zhàn)。帶材局部失超后，在局部形成熱點(diǎn)，熱點(diǎn)擴(kuò)散緩慢意味著，整個(gè)超導(dǎo)系統(tǒng)在電壓背景噪聲下檢測(cè)一個(gè)失超信號(hào)相當(dāng)困難，甚至根本不知道失超的發(fā)生，沒有形成切斷電流等保護(hù)動(dòng)作。局部的熱點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致超導(dǎo)帶材的燒壞，或者導(dǎo)致一個(gè)釔鋇銅氧化物材料由于熱量產(chǎn)生氧氣的缺失導(dǎo)致降解，最終整個(gè)超導(dǎo)應(yīng)用裝置會(huì)損壞。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種適用于超導(dǎo)帶材失超判斷的結(jié)構(gòu)、判斷方法及超導(dǎo)帶材。根據(jù)本發(fā)明提供的一種適用于超導(dǎo)帶材失超判斷的結(jié)構(gòu)，包括：

多條間隙11，通過激光劃刻的方式沿超導(dǎo)帶材2的長(zhǎng)度方向平行開設(shè)在超導(dǎo)帶材上，所述間隙11將對(duì)應(yīng)位置的超導(dǎo)帶材或超導(dǎo)帶材的超導(dǎo)層沿寬度方向等分為多份；

所述多條間隙11包括一條長(zhǎng)間隙110和多條短間隙111；

所述長(zhǎng)間隙設(shè)置于所述超導(dǎo)帶材2寬度方向的中線上，所述長(zhǎng)間隙110的第一位置上設(shè)置有磁場(chǎng)傳感器7，檢測(cè)所述長(zhǎng)間隙對(duì)應(yīng)位置中的磁場(chǎng)變化；

所述短間隙111分為一排或多排設(shè)置于所述長(zhǎng)間隙其余位置的兩側(cè)；

其中，在所述磁場(chǎng)變化超過預(yù)設(shè)值后判斷所述超導(dǎo)帶材失超；