一种小型双真空腔体低温超导磁体杜瓦.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CN112038034A(43)申请公布日2020.12.04(21)申请号202010915396.8(22)申请日2020.09.03(71)申请人中国科学院合肥物质科学研究院地址230031安徽省合肥市庐阳区蜀山湖路350号(72)发明人郝强旺吕波宾斌杨洋戴超张洪明符佳(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人张乾桢(51)Int.Cl.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)发明名称一种小型双真空腔体低温超导磁体杜瓦(57)摘要本发明涉及一种小型双真空腔体低温超导磁体杜瓦，包括杜瓦主腔体、杜瓦延伸腔体以及超高真空中心腔体；杜瓦主腔体包括杜瓦上腔体、杜瓦下腔体；其中杜瓦上腔体、杜瓦下腔体均为中空圆柱体，杜瓦延伸腔体为长方体，杜瓦上腔体和杜瓦下腔体在纵向上被一块圆形不锈钢隔板隔开，杜瓦上腔体和杜瓦下腔体都与侧面的杜瓦延伸腔体相连通；在圆形不锈钢隔板的径向上开有多个放射状的通光通道，圆形不锈钢隔板的中心有通孔，中心通孔上下装有刀口法兰，通过刀口法兰上下各连接一段精密加工的不锈钢管道，形成超高真空中心腔体，多个放射状的通光通道与超高真空中心腔体连通，通光通道外端口安装有窗口，用来做超高真空中心腔体的光谱观察、真空抽气、气体注入的通道。CN112038034ACN112038034A权利要求书1/1页1.一种小型双真空腔体低温超导磁体杜瓦，其特征在于，包括：杜瓦主腔体、杜瓦延伸腔体以及中心超高真空中心腔体；所述杜瓦主腔体包括杜瓦上腔体、杜瓦下腔体；其中杜瓦上腔体、杜瓦下腔体均为中空圆柱体，杜瓦延伸腔体为长方体，杜瓦上腔体和杜瓦下腔体在纵向上被一块圆形不锈钢隔板隔开，杜瓦上腔体和杜瓦下腔体都与侧面的杜瓦延伸腔体相连通；在圆形不锈钢隔板的径向上开有多个放射状的通光通道，圆形不锈钢隔板的中心有通孔，中心通孔上有多个开孔与径向通光通道连通；在中心通孔上下装有刀口法兰，通过刀口法兰上下各连接一段不锈钢管道，两段不锈钢管道和隔板的中心通孔形成圆柱形的所述超高真空中心腔体；多个放射状的通光通道与超高真空中心腔体连通，通光通道外端口安装有法兰窗口，用来做中心腔体的光谱观察、真空抽气、气体注入的通道；杜瓦上、下腔体用来放置上下4.5K低温超导磁体，4.5K低温超导磁体采用制冷机传导冷却方式制冷，杜瓦延伸腔体用来放置导冷部件；所述杜瓦上、下腔体和杜瓦延伸腔体的真空度相同，为次级真空腔体，次级真空的真空度量级为10-5Pa；圆形不锈钢隔板上的通光通道与超高真空中心腔体的真空度相同，为超高真空腔体，所述超高真空的真空度量级为10-8Pa。2.根据权利要求1所述的一种小型双真空腔体低温超导磁体杜瓦，其特征在于：所述次级真空腔体真空度量级为10-5Pa，能够降低低温超导的漏热；超高真空腔体的真空度量级为10-8Pa，用于单一高电荷态离子的产生环境。3.根据权利要求1所述的一种小型双真空腔体低温超导磁体杜瓦，其特征在于：杜瓦主腔体的直径为400mm，高400mm，圆形不锈钢隔板上通光通道的直径为7～19mm，超高真空中心腔体的直径为19～25mm，高为400mm。4.根据权利要求1所述的一种小型双真空腔体低温超导磁体杜瓦，其特征在于：杜瓦延伸腔体上侧设置制冷机接口，下侧设置抽气接口和航插接口。2CN112038034A说明书1/3页一种小型双真空腔体低温超导磁体杜瓦技术领域[0001]本发明涉及超导磁体设备领域，具体是一种小型双真空腔体低温超导磁体杜瓦。背景技术[0002]电子束离子阱(EBIT)是一种高电荷态离子观测和引出装置。在电子束离子阱装置中，电子束由电子枪发射出来，需要用磁场对电子束进行压缩，以提高电子密度，然后在离子阱中与原子或离子进行碰撞，从而产生高电荷态离子。对于低能EBIT，要求离子阱周围的磁场是一个高均匀磁场，磁场偏差小于±1‰，磁场强度约为1T。目前国内复旦大学的两台低能EBIT的磁体，一台采用的是永磁体来产生所需的磁场，一台采用的是高温超导产生所需的磁场。永磁体的缺点是磁场强度不可调，高温超导的缺点是在有限的尺寸条件下磁场强度很难做到1T，而且需要不断添加液氮对磁体进行冷却。采用制冷机传导冷却的低温超导磁体，可以做到磁场强度连续可调，磁场强度可以达到1T以上，同时没有液氮和液氦损耗，并且具有体积小重量轻的特点，更有利于装置的紧凑性。而对于低能EBIT，采用制冷机传导冷却的低温超导磁体产生磁场来压缩电子束，磁体杜瓦的结构设计尤为关键。[0003]由于单一高电荷态离子产生的环境是超高真空环境，真空度要达到10-8Pa的量级，为了降低成本，如果不采用离子泵机组而采用分子泵机组想