專利名稱：超導(dǎo)線變溫測量系統(tǒng)的樣品測試桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超導(dǎo)裝置領(lǐng)域，尤其是一種用于NbTi超導(dǎo)股線臨界性能測試的樣品 測試桿，具體為超導(dǎo)線變溫測量系統(tǒng)的樣品測試桿
背景技術(shù)：
熱核聚變實驗反應(yīng)堆中，超導(dǎo)體其性能的優(yōu)劣會直接影響整個裝置的穩(wěn)定運行， 而組成超導(dǎo)導(dǎo)體的超導(dǎo)線，其性能將決定超導(dǎo)導(dǎo)體的性能。對超導(dǎo)線的性能測試是必不可 少的一個環(huán)節(jié)。國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆(ITER)是目前全球最大的國際合作研究項目，該 計劃將研究解決核聚變關(guān)鍵技術(shù)難題，其中低溫超導(dǎo)線材繞制的磁體系統(tǒng)是ITER裝置的 核心部件。在國際熱核聚變實驗堆(ITER)導(dǎo)體設(shè)計、生產(chǎn)過程中，需要對ITER PF導(dǎo)體使用 的NbTi超導(dǎo)股線臨界性能進(jìn)行測試。ITER PF線圈的CIC導(dǎo)體由扭絞的、多芯的鍍Ni NbTi 基復(fù)合股線組成。多芯復(fù)合股線由Nb-Ti絲深嵌在高純度銅體中。股線加工的最后階段始 于最終復(fù)合坯料的組裝，由銅基中Nb-Ti棒外包Nb層組成。坯料經(jīng)過多道次拉拔加工得到 最終尺寸的股線。拉拔應(yīng)和高溫?zé)崽幚斫徊孢M(jìn)行，以保證a-Ti沉淀的產(chǎn)生并達(dá)到高銷連 接力。NbTi導(dǎo)體的工作溫度是5K，為此要求NbTi導(dǎo)體在高于工作溫度1. 5K條件下 (6. 5K溫度下)超導(dǎo)臨界電流密度不小于其工作電流密度。由國外不同NbTi線臨界電流與 溫度的關(guān)系可知，NbTi股線的性能在高溫下會有很大的衰退，因此測試NbTi股線在高溫下 的臨界性能極為關(guān)健。超導(dǎo)線臨界性能測試實驗中，采用四引線法進(jìn)行測量。為了消除邊 界效應(yīng)，選取了樣品中間50mm的長度進(jìn)行測量。測試內(nèi)容主要是同一磁場下不同溫度時超 導(dǎo)線的臨界電流和n值測試。NbTi超導(dǎo)股線需要放入低溫容器中的變溫杜瓦進(jìn)行臨界性能測試。由于變溫杜瓦 內(nèi)氦氣的熱容比液氦要小得多，對電流引線發(fā)熱非常敏感，與常規(guī)浸泡式測量的樣品桿相 比，對電流引線漏熱設(shè)計以及引線的冷卻充分性要求更高。為了精確控制待測樣品的環(huán)境 溫度，需要設(shè)計一套可靠的樣品桿，固定測試超導(dǎo)樣品，并在一定的背景磁場中給樣品通入 直流電流，測試樣品臨界電流和n值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種超導(dǎo)線變溫測量系統(tǒng)的樣品測試桿，以滿足NbTi超導(dǎo) 股線在高溫條件下進(jìn)行臨界性能測試的要求。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為超導(dǎo)線變溫測量系統(tǒng)的樣品測試桿，包括有殼體，所述殼體上連接有與殼體內(nèi)部連通的測量線接口和回氣管，其特征在于有一對上端銅棒穿過殼體上端壁、一對下端銅棒 穿過殼體下端壁分別伸入殼體中，所述上端銅棒與下端銅棒位置一一相對，位置相對的上 端銅棒和下端銅棒之間連接有銅電纜線，從所述下端銅棒位于殼體外的端面處向位于殼體內(nèi)的下端銅棒開有凹槽，凹槽中設(shè)置有高溫超導(dǎo)帶。所述的超導(dǎo)線變溫測量系統(tǒng)的樣品測試桿，其特征在于所述下端銅棒的棒身上 成型有外螺紋。所述的超導(dǎo)線變溫測量系統(tǒng)的樣品測試桿，其特征在于所述銅電纜線表面鍍銀。所述的超導(dǎo)線變溫測量系統(tǒng)的樣品測試桿，其特征在于所述上端銅棒、下端銅棒 與殼體上、下端壁結(jié)合處密封設(shè)置有環(huán)氧材料制成的絕緣環(huán)，以隔絕上、下端銅棒和殼體。所述的超導(dǎo)線變溫測量系統(tǒng)的樣品測試桿，其特征在于所述下端銅棒連接在殼 體下端壁內(nèi)壁上，從連接處的殼體下端壁向所述下端銅棒開有凹槽，凹槽中設(shè)置有高溫超 導(dǎo)帶。所述的超導(dǎo)線變溫測量系統(tǒng)的樣品測試桿，其特征在于所述高溫超導(dǎo)帶材料為 陶瓷類高溫超導(dǎo)材料，可采用高溫超導(dǎo)材料YBCO、Bi2212、Bi2223。本發(fā)明中，上端銅棒實驗時與樣品電源連接；回氣管為快卸式，便于和低溫泵連 接，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度；銅電纜線表面鍍銀，電流引線橫截面經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，通流能力達(dá)到 600A;測量線接口提供了溫度，電壓信號；下端銅棒底面開槽，便于高溫超導(dǎo)帶的焊接；高 溫超導(dǎo)帶一般采用YBCO，B12212, Bi2223等高溫超導(dǎo)材料，超導(dǎo)引線運行在超導(dǎo)態(tài)時電阻 為零，可以有效消除焦耳熱，同時，作為陶瓷類的高溫超導(dǎo)材料其熱導(dǎo)率很低，可降低高溫 超導(dǎo)電流引線從高溫區(qū)向低溫區(qū)的傳導(dǎo)漏熱。本發(fā)明中采用的銅電纜線，增大了其表面積，使之與氦氣的熱交換更加充分，最下 端的高溫超導(dǎo)帶直接與NbTi樣品相連，這樣將大大減小其發(fā)熱，使NbTi樣品幾乎不受到 外界的熱擾動。電流引線截面計算采用引線優(yōu)化設(shè)計方案，結(jié)合實驗裝置的實際情況以及 NbTi線的臨界性能，電流按600A進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。在下端銅棒的外表面車出外螺紋，當(dāng)使用 真空泵在回氣管處抽氣時，冷氣將沿外螺紋處上升，充分冷卻電流引線。本發(fā)明在NbTi超導(dǎo)股線變溫性能測試中發(fā)揮了重要作用。在NbTi超導(dǎo)線臨界電流測試系統(tǒng)中，NbTi超導(dǎo)線樣品置于變溫杜瓦內(nèi)，由進(jìn)入變 溫杜瓦的冷氦氣來冷卻樣品以及電流引線。通過真空閥調(diào)節(jié)變溫杜瓦內(nèi)的氣壓來達(dá)到變溫 的目的。本發(fā)明有效地避免了外界熱擾動對超導(dǎo)線的影響，同時在回氣管處采用高精度微 動調(diào)節(jié)真空閥進(jìn)行氣量控制，以達(dá)到有效控制溫度的目的。防止通電流過程中的機(jī)械擾動。本發(fā)明適用于測試NbTi股線在不同磁場、不同溫度條件下的臨界電流的性能測 試實驗，通過對測試結(jié)果的分析，變溫測量系統(tǒng)樣品測試桿完全滿足實驗要求。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示。超導(dǎo)線變溫測量系統(tǒng)的樣品測試桿，包括有殼體7，殼體7帶有與殼 體內(nèi)部連通的測量線接口 4和回氣管2，有一對上端銅棒1穿過殼體7上端壁、一對下端銅 棒5穿過殼體7下端壁分別伸入殼體7中，上端銅棒1與下端銅棒5位置一一相對，下端銅 棒5的棒身上成型有外螺紋。上端銅棒1、下端銅棒5與殼體7上、下端壁結(jié)合處密封設(shè)置有環(huán)氧材料制成的絕緣環(huán)，以隔絕上、下端銅棒1、5和殼體7。位置相對的上端銅棒1和下 端銅棒5之間連接有銅電纜線3，銅電纜線3表面鍍銀。從下端銅棒5位于殼體7外的端面 處向位于殼體7內(nèi)的下端銅棒5開有凹槽，凹槽中設(shè)置有高溫超導(dǎo)帶6。高溫超導(dǎo)帶6材料 為陶瓷類高溫超導(dǎo)材料，可采用高溫超導(dǎo)材料YBCO、Bi2212、Bi2223。
下端銅棒5也可以連接在殼體7下端壁內(nèi)壁上，從連接處的殼體7下端壁向下端 銅棒5開有凹槽，凹槽中設(shè)置有高溫超導(dǎo)帶6。
權(quán)利要求
超導(dǎo)線變溫測量系統(tǒng)的樣品測試桿，包括有殼體，所述殼體帶有與殼體內(nèi)部連通的測量線接口和回氣管，其特征在于有一對上端銅棒穿過殼體上端壁、一對下端銅棒穿過殼體下端壁分別伸入殼體中，所述上端銅棒與下端銅棒位置一一相對，位置相對的上端銅棒和下端銅棒之間連接有銅電纜線，從所述下端銅棒位于殼體外的端面處向位于殼體內(nèi)的下端銅棒開有凹槽，凹槽中設(shè)置有高溫超導(dǎo)帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線變溫測量系統(tǒng)的樣品測試桿，其特征在于所述下端 銅棒的棒身上成型有外螺紋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線變溫測量系統(tǒng)的樣品測試桿，其特征在于所述銅電 纜線表面鍍銀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線變溫測量系統(tǒng)的樣品測試桿，其特征在于所述上端 銅棒、下端銅棒與殼體上、下端壁結(jié)合處密封設(shè)置有環(huán)氧材料制成的絕緣環(huán)，以隔絕上、下 端銅棒和殼體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線變溫測量系統(tǒng)的樣品測試桿，其特征在于所述下端 銅棒連接在殼體下端壁內(nèi)壁上，從連接處的殼體下端壁向所述下端銅棒開有凹槽，凹槽中 設(shè)置有高溫超導(dǎo)帶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線變溫測量系統(tǒng)的樣品測試桿，其特征在于所述高溫 超導(dǎo)帶材料為陶瓷類高溫超導(dǎo)材料，可采用高溫超導(dǎo)材料YBC0、Bi2212、Bi2223。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超導(dǎo)線變溫測量系統(tǒng)的樣品測試桿，包括有殼體，殼體帶有與殼體內(nèi)部連通的測量線接口和回氣管，有上端銅棒、下端銅棒穿過殼體下端壁分別伸入殼體中，位置相對的上端銅棒和下端銅棒之間連接有銅電纜線，下端銅棒位于殼體外的端面處向位于殼體內(nèi)的下端銅棒開有凹槽，凹槽中設(shè)置有高溫超導(dǎo)帶。本發(fā)明適用于測試NbTi股線在不同磁場、不同溫度條件下的臨界電流的性能測試實驗，通過對測試結(jié)果的分析，變溫測量系統(tǒng)樣品測試桿完全滿足實驗要求。
文檔編號G01R19/08GK101799490SQ20101013511
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者于敏, 任志斌, 劉方, 武玉, 龍風(fēng) 申請人:中國科學(xué)院等離子體物理研究所