本發(fā)明屬于超導(dǎo)回旋加速器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于超導(dǎo)回旋加速器的超導(dǎo)線圈及其繞制浸漬方法。

背景技術(shù)：

回旋加速器是利用磁場和電場共同使帶電粒子作回旋運動，在運動中經(jīng)高頻電場反復(fù)加速的裝置，是高能物理中的重要儀器，其中超導(dǎo)回旋加速器是目前醫(yī)用質(zhì)子治療加速器的核心設(shè)備。醫(yī)用質(zhì)子治療加速器能夠?qū)崿F(xiàn)用微觀世界中的質(zhì)子、重離子射線治療腫瘤，是當(dāng)今世界最尖端的放射治療技術(shù)，僅有個別發(fā)達國家掌握并應(yīng)用該技術(shù)。國內(nèi)已經(jīng)展開、但暫時還沒有完成超導(dǎo)回旋加速器的研制工作。

超導(dǎo)回旋加速器的磁場主要由超導(dǎo)線圈提供，由于所需的磁場較大，所以超導(dǎo)線圈的徑向較厚。繞制完成的超導(dǎo)線圈在勵磁時，在通電電流和自生磁場的相互作用下，繞制超導(dǎo)線圈的超導(dǎo)線可能會發(fā)生相對運動。這樣的運動發(fā)生，因摩擦力產(chǎn)生的熱量會使超導(dǎo)線溫度升高，即發(fā)生失超現(xiàn)象，因此，需要利用環(huán)氧樹脂將超導(dǎo)線間進行粘合以防止失超現(xiàn)象的發(fā)生。目前在超導(dǎo)MRI上的超導(dǎo)線圈使用邊繞制超導(dǎo)線邊在超導(dǎo)線上涂抹樹脂的方法(MRI為磁共振成像)。這種工藝方式在涂抹樹脂時容易在超導(dǎo)線材之間產(chǎn)生空隙。當(dāng)熱應(yīng)力或電磁力等應(yīng)力集中在該空隙中時，在超導(dǎo)線之間粘合的樹脂將會發(fā)生裂縫。有引起失超現(xiàn)象發(fā)生的可能性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對目前超導(dǎo)線圈所存在的超導(dǎo)線間的空隙引起的失超問題，為了盡量減少超導(dǎo)線內(nèi)的殘留空隙，通過在真空中將環(huán)氧樹脂浸漬入超導(dǎo)線來抑制超導(dǎo)線內(nèi)氣體的混入，防止樹脂中產(chǎn)生空隙，杜絕失超現(xiàn)象發(fā)生的可能性。

為達到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種用于超導(dǎo)回旋加速器的超導(dǎo)線圈，包括繞制有超導(dǎo)厚線圈的圓柱形的線圈骨架，所述超導(dǎo)厚線圈采用超導(dǎo)線繞制，其中，在所述線圈骨架一端設(shè)置有線圈骨架端板，在所述線圈骨架端板上設(shè)置有若干個導(dǎo)流槽，所述超導(dǎo)線上浸漬環(huán)氧樹脂。

進一步，所述導(dǎo)流槽均勻設(shè)置在所述線圈骨架端板上，所述導(dǎo)流槽能夠通過液態(tài)的所述環(huán)氧樹脂。

進一步，所述線圈骨架采用耐高溫高壓的金屬材料制作。

進一步，所述超導(dǎo)線采用鈮鈦材料。

進一步，所述超導(dǎo)厚線圈的徑向外側(cè)設(shè)置有銅捆扎帶。

更進一步，所述銅捆扎帶上浸漬所述環(huán)氧樹脂。

為達到以上目的，本發(fā)明還公開了一種用于以上所述的用于超導(dǎo)回旋加速器的超導(dǎo)線圈的繞制浸漬方法，包括如下步驟：

步驟(S1)，在所述線圈骨架上用所述超導(dǎo)線繞制所述超導(dǎo)厚線圈，繞制預(yù)緊力小于等于12kgf；

步驟(S2)，對繞制在所述線圈骨架上的所述超導(dǎo)厚線圈進行烘烤和抽真空，烘烤和抽真空時間大于等于12小時，烘烤的溫度為60度，真空度為1X10^-1Pa-1X10^-2Pa；

步驟(S3)，真空環(huán)境下從所述線圈骨架的所述導(dǎo)流槽向所述超導(dǎo)厚線圈中注入液態(tài)環(huán)氧樹脂對所述超導(dǎo)厚線圈進行浸漬操作，浸漬的靜置凝固時間小于10分鐘，真空度為1X10^-1Pa-1X10^-2Pa；

步驟(S4)，將浸漬操作后的繞制在所述線圈骨架上的所述超導(dǎo)厚線圈進行烘烤固化，烘烤固化時間大于等于12小時。

進一步，還包括步驟(S5)，在所述超導(dǎo)厚線圈的外側(cè)繞制銅綁扎帶，在繞制所述銅扎帶的同時在所述超導(dǎo)厚線圈上涂抹所述環(huán)氧樹脂。

進一步，還包括步驟(S6)，對繞制了所述銅綁扎帶的超導(dǎo)線圈進行烘烤，使得所述銅綁扎帶與所述超導(dǎo)厚線圈之間的所述環(huán)氧樹脂固化，烘烤溫度大于40度、小于60度，烘烤時間10分鐘。

更進一步，步驟(S3)中浸漬溫度控制在40度，步驟(S4)中烘烤固化溫度為60度。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.超導(dǎo)線圈的超導(dǎo)線之間沒有空隙，提高了超導(dǎo)線圈的穩(wěn)定性；

2.操作方便，通用性強；

3.提出一套完整的超導(dǎo)厚線圈的繞制方法、浸漬方法以及對繞制和浸漬效果的檢驗方法的綜合實施，作為超導(dǎo)回旋加速器的超導(dǎo)厚線圈繞制和浸漬工藝流程。

附圖說明

圖1是本發(fā)明具體實施方式中所述的用于超導(dǎo)回旋加速器的超導(dǎo)線圈的示意圖；

圖2是本發(fā)明具體實施方式中所述環(huán)氧樹脂的初始溫度與初始粘度的關(guān)系圖；

圖中：1-線圈骨架，2-超導(dǎo)厚線圈，3-線圈骨架端板，4-導(dǎo)流槽。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。

如圖1所示，本發(fā)明提供的一種用于超導(dǎo)回旋加速器的超導(dǎo)線圈，包括繞制有超導(dǎo)厚線圈2的圓柱形的線圈骨架1，超導(dǎo)厚線圈2采用超導(dǎo)線繞制，其中，在線圈骨架1一端設(shè)置有線圈骨架端板3，在線圈骨架端板3上設(shè)置有若干個導(dǎo)流槽4，超導(dǎo)線上浸漬環(huán)氧樹脂。

導(dǎo)流槽4均勻設(shè)置在線圈骨架端板3上，所述導(dǎo)流槽4能夠通過液態(tài)的環(huán)氧樹脂。在本實施例中導(dǎo)流槽4寬2mm，深1mm，導(dǎo)流槽4的數(shù)量為12個(每兩個相鄰的導(dǎo)流槽4之間的間隔為30度)。

線圈骨架1采用耐高溫高壓的金屬材料制作，本實施例中為不銹鋼。超導(dǎo)線采用鈮鈦(NbTi)材料制作。

此外，在超導(dǎo)厚線圈2的徑向外側(cè)設(shè)置有銅捆扎帶，銅捆扎帶上同樣浸漬環(huán)氧樹脂。

為達到以上目的，本發(fā)明還提供了用于上述超導(dǎo)線圈的一種用于超導(dǎo)回旋加速器的超導(dǎo)線圈的繞制浸漬方法，包括如下步驟：

步驟S1，在線圈骨架1上用超導(dǎo)線繞制超導(dǎo)厚線圈2，繞制預(yù)緊力小于等于12kgf；此步驟將線圈骨架1固定在繞線機上進行，并實時監(jiān)測繞制預(yù)緊力；

步驟S2，對繞制在線圈骨架1上的超導(dǎo)厚線圈2進行烘烤和抽真空，烘烤和抽真空時間大于等于12小時；具體操作是將繞制完成的超導(dǎo)線圈(包括線圈骨架1和超導(dǎo)厚線圈2)放入熱風(fēng)循環(huán)干燥烘箱內(nèi)進行烘烤和抽真空，烘烤和抽真空時間大于等于12小時，烘烤的溫度為60度，真空度為1X10^-1Pa-1X10^-2Pa；

步驟S3，真空環(huán)境下從線圈骨架1的導(dǎo)流槽4向超導(dǎo)厚線圈2中注入液態(tài)環(huán)氧樹脂對超導(dǎo)厚線圈2進行浸漬操作，浸漬溫度控制在40度，浸漬的靜置凝固時間小于10分鐘，真空度為1X10^-1Pa-1X10^-2Pa；具體操作是將超導(dǎo)線圈(包括線圈骨架1和超導(dǎo)厚線圈2)放入靜態(tài)混料真空壓力澆注設(shè)備中進行，在滿足上述的溫度控制和凈值凝固時間的條件下，環(huán)氧樹脂能夠通過導(dǎo)流槽4流動并在凝固前到達超導(dǎo)厚線圈2的每兩根超導(dǎo)線之間。環(huán)氧樹脂的初始溫度與初始粘度的關(guān)系如圖2所示(橫坐標(biāo)為溫度單位，縱坐標(biāo)為粘度單位)，初始溫度較低時，環(huán)氧樹脂的初始粘度較大，環(huán)氧樹脂粘度大，不利于環(huán)氧樹脂流動，因此需要控制浸漬溫度在40度，以利于環(huán)氧樹脂的流動。

步驟S4，將浸漬操作后的繞制在線圈骨架上1的超導(dǎo)厚線圈2進行烘烤固化，烘烤固化時間大于等于12小時，烘烤固化溫度為60度。具體操作是將浸漬操作完成的超導(dǎo)線圈(包括線圈骨架1和超導(dǎo)厚線圈2)放入熱風(fēng)循環(huán)干燥烘箱內(nèi)進行烘烤。

還包括步驟S5，在超導(dǎo)厚線圈2的徑向外側(cè)繞制銅綁扎帶，在繞制銅扎帶的同時在超導(dǎo)厚線圈2上涂抹環(huán)氧樹脂，實現(xiàn)環(huán)氧樹脂對銅綁扎帶的浸漬。

還包括步驟S6，對繞制了銅綁扎帶的超導(dǎo)線圈進行烘烤，使得銅綁扎帶與超導(dǎo)厚線圈2之間的環(huán)氧樹脂固化，烘烤溫度大于40度、小于60度(不能大于60度，以免環(huán)氧樹脂液化)，烘烤時間10分鐘。

本發(fā)明所述的裝置并不限于具體實施方式中所述的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出其他的實施方式，同樣屬于本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新范圍。