一种传导冷却闭环马鞍形磁控拉单晶超导磁体装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110957101A(43)申请公布日2020.04.03(21)申请号201911316798.X(22)申请日2019.12.19(71)申请人西部超导材料科技股份有限公司地址710016陕西省西安市经济技术开发区明光路12号(72)发明人刘伟李超马鹏李勇葛正福兰贤辉冯勇刘向宏张平祥(74)专利代理机构西安西达专利代理有限责任公司61202代理人第五思军(51)Int.Cl.H01F6/06(2006.01)H01F6/04(2006.01)H01F6/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种传导冷却闭环马鞍形磁控拉单晶超导磁体装置(57)摘要一种传导冷却闭环马鞍形磁控拉单晶超导磁体装置，包括铁轭外筒；铁轭外筒内设有真空外杜瓦；真空外杜瓦内设有冷屏；冷屏内设有线圈骨架；线圈骨架上设有超导线圈；左右两个超导线圈通过左右线圈连接装置相连；左右线圈连接装置上设有超导闭环开关；超导闭环开关通过电流引线与电源相连，超导闭环开关通过超导电流引线与超导线圈相连；超导闭环开关前侧设有导冷板；导冷板上设有线圈冷体支撑杆、G-M制冷机；开启超导闭环开关内的加热器，使超导闭环开关变为常导态；开启励磁电源，对超导线圈通电励磁，当电流达到要求值后；关闭超导闭环开关内的加热器，超导闭环开关恢复超导态，实现闭环运行；具有磁体成本低、单晶生长质量好的特点。CN110957101ACN110957101A权利要求书1/1页1.一种传导冷却闭环马鞍形磁控拉单晶超导磁体装置，包括有铁轭外筒（1）；铁轭外筒（1）内设有真空外杜瓦（2）；真空外杜瓦（2）内设有冷屏（3）；冷屏（3）内设有线圈骨架（4）；线圈骨架（4）上设有超导线圈（5）；其特征在于，左右两个超导线圈（5）通过左右线圈连接装置（6）相连；左右线圈连接装置（6）上设有超导闭环开关（11）；超导闭环开关（11）通过电流引线（10）与电源（15）相连，超导闭环开关通过超导电流引线（10）与超导线圈（5）相连；超导闭环开关（11）的前侧还设有导冷板（8）；导冷板（8）底部设有线圈冷体支撑杆（9）；导冷板（8）上部设有G-M制冷机（7）。2.根据权利要求1所述的一种传导冷却闭环马鞍形磁控拉单晶超导磁体装置，其特征在于，所述的线圈骨架（4）上设有磁场强度监测传感器（12）。3.根据权利要求1所述的一种传导冷却闭环马鞍形磁控拉单晶超导磁体装置，其特征在于，所述的超导线圈（5）采用马鞍形超导线圈。4.根据权利要求1所述的一种传导冷却闭环马鞍形磁控拉单晶超导磁体装置，其特征在于，所述的超导线圈（5）有2个，2个超导线圈（5）串联后与二极管D1、二极管D2、超导闭环开关（11）、常温下卸能电阻（13）并联；电源（15）通过断路器与超导线圈串联；二极管D1与二极管D2正反相连；常温部分的断路器（14）和电源（15）采用常导体无氧铜导线连接，低温部分中的超导线圈（5），超导闭环开关（11），高温超导电流引线（10）采用超导导线进行电气连接，二极管D1和二极管D2与超导线圈采用常导体无氧铜线连接。2CN110957101A说明书1/3页一种传导冷却闭环马鞍形磁控拉单晶超导磁体装置技术领域[0001]本发明属于磁控拉单晶用超导磁体技术领域，具体涉及一种传导冷却闭环马鞍形磁控拉单晶超导磁体装置。背景技术[0002]高纯单晶硅广泛应用于太阳能电池、集成电路、半导体等行业，是光伏发电、电子信息等高新技术产业的关键材料之一，在保障能源、信息、国家安全方面具重要的战略地位。然而，由于磁拉单晶技术的核心部件—大型超导强磁体装置，其设计技术难度高、加工制造难度大、成本和风险居高不下等原因，导致国内缺乏相关基础研究和技术积累，该项技术被日、美、德等国完全垄断。[0003]根据已有的文献调研可知，截止目前，磁控拉单晶用超导磁体领域，由于单晶硅加工制备的区域性及垄断性，导致目前国外研制单位主要为日本的住友（Sumitomo），东芝（Toshiba）及三菱等企业，同时该领域磁体制备技术几乎完全处于保密、封锁状态。国内单晶硅相关研究虽与日本同时起步，但就目前总体而言，生产技术水平仍然相对较低，国内消耗的大部分集成电路及其硅片仍然依赖进口。但经过多年的积累与发展正迎头赶上，近几年也有相关专利进行了保护申请，如2013年，李超，闫果等，提出的“一种用于磁控直拉单晶用MgB2超导磁体”公开号：（CN103106994A），2019年，汤洪明，傅林坚等，提出“一种超导磁体和磁控直拉单晶设备”公开号：（CN110136915A），然而，以前的磁体大都存在如下问题，如磁体线圈多4个圆形线圈结构甚至更多，结构复杂、磁场利用率不高，特别是4线圈及以上结构由