技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及超導(dǎo)導(dǎo)體測試領(lǐng)域，具體涉及一種超導(dǎo)導(dǎo)體臨界電流及分流溫度測試裝置。

背景技術(shù)：
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超導(dǎo)技術(shù)廣泛應(yīng)用于聚變裝置、高能粒子加速器、超導(dǎo)儲能磁體、超導(dǎo)磁懸浮、生物醫(yī)療等領(lǐng)域。超導(dǎo)導(dǎo)體具有優(yōu)異的性能，尤其是cicc導(dǎo)體具有較高的穩(wěn)定性裕度、高絕緣擊穿電壓、較好的機械穩(wěn)定性、低交流損耗等優(yōu)點，是目前國際公認(rèn)的聚變裝置中大型超導(dǎo)磁體的首選導(dǎo)體。

超導(dǎo)導(dǎo)體的臨界電流及分流溫度是評價超導(dǎo)導(dǎo)體性能的重要指標(biāo)，而之前超導(dǎo)導(dǎo)體性能測試均需要送往國外測量，測試成本很高，且測試周期長。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明提供了一種測試精度高、測試周期短、高背場、大電流超導(dǎo)導(dǎo)體臨界電流及分流溫度測試裝置。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

超導(dǎo)導(dǎo)體臨界電流及分流溫度測試裝置，其特征在于：包括有背場磁體、可變溫樣品杜瓦、超導(dǎo)變壓器、低溫系統(tǒng)，所述低溫系統(tǒng)包括有低溫制冷機、氦儲液槽、超導(dǎo)變壓器杜瓦、背場磁體杜瓦、低溫傳輸管線，超導(dǎo)變壓器外部設(shè)有超導(dǎo)變壓器杜瓦，位于超導(dǎo)變壓器杜瓦下方背場磁體杜瓦，背場磁體置于背場磁體杜瓦的底部，可變溫樣品杜瓦下端插入背場磁體中心，待測超導(dǎo)導(dǎo)體樣品置于可變溫樣品杜瓦中，背場磁體為待測超導(dǎo)導(dǎo)體樣品提供不同的背場環(huán)境，可變溫樣品杜瓦上端的樣品杜瓦法蘭與超導(dǎo)變壓器杜瓦下端的超導(dǎo)變壓器法蘭密封連接；超導(dǎo)變壓器初級線圈通過高溫超導(dǎo)電流引線與外部電源連接，超導(dǎo)變壓器次級線圈向下伸出兩引腳從變壓器杜瓦直接插入可變溫樣品杜瓦中并分別通過一個單室搭接接頭連接在待測超導(dǎo)導(dǎo)體樣品的兩端，為待測超導(dǎo)導(dǎo)體樣品提供電流；氦儲液槽設(shè)置在超導(dǎo)變壓器的上方，用于冷卻高溫超導(dǎo)電流引線及為超導(dǎo)變壓器提供充足液氦；低溫制冷機輸出的超臨界氦通過低溫傳輸管線接至超導(dǎo)變壓器杜瓦、可變溫樣品杜瓦中，用于對超導(dǎo)變壓器次級線圈、待測超導(dǎo)導(dǎo)體樣品及單室搭接接頭進行迫流冷卻；低溫制冷機輸出的液氦通過低溫傳輸管線接至超導(dǎo)變壓器杜瓦、背場磁體杜瓦中，用于對超導(dǎo)變壓器初級線圈、背場磁體進行浸泡冷卻；氦儲液槽、超導(dǎo)變壓器杜瓦、背場磁體杜瓦、可變溫樣品杜瓦中的氣氦再分別通過低溫傳輸管線返回至低溫制冷機中。

所述的超導(dǎo)導(dǎo)體臨界電流及分流溫度測試裝置，其特征在于：所述低溫制冷機采用500w@4.5k制冷機。

所述的超導(dǎo)導(dǎo)體臨界電流及分流溫度測試裝置，其特征在于：所述背場磁體自帶有失超探測及失超保護系統(tǒng)。

所述的超導(dǎo)導(dǎo)體臨界電流及分流溫度測試裝置，其特征在于：所述背場磁體由4個螺線管組成，整個磁體內(nèi)徑為338mm，高為600mm，4.2k中心磁場達7t，若對4.2k液氦進行抽氣減壓制取1.8k超流氦，磁體中心磁場可達10t，磁場方向為豎直方向。

所述的超導(dǎo)導(dǎo)體臨界電流及分流溫度測試裝置，其特征在于：所述可變溫樣品杜瓦的孔徑為280mm，里面設(shè)置有液氮冷屏，內(nèi)部夾層進行抽真空處理，可以進行變溫實驗。

所述的超導(dǎo)導(dǎo)體臨界電流及分流溫度測試裝置，其特征在于：所述可變溫樣品杜瓦的氦回路的氦進口處設(shè)置有加熱器，用于分流溫度測量時加熱超臨界氦。

所述的超導(dǎo)導(dǎo)體臨界電流及分流溫度測試裝置，其特征在于：所述待測超導(dǎo)導(dǎo)體樣品為半圓形，采用單螺旋繞法，最下面半匝線圈垂直于背場磁場方向，線圈兩個端部經(jīng)兩邊從側(cè)面盤旋而上，與超導(dǎo)變壓器的終端相連接。

所述的超導(dǎo)導(dǎo)體臨界電流及分流溫度測試裝置，其特征在于：所述單室搭接接頭包括無氧銅導(dǎo)電基板、不銹鋼蓋板、不銹鋼預(yù)壓蓋板、不銹鋼上座、不銹鋼底座；所述無氧銅導(dǎo)電基板、不銹鋼蓋板、不銹鋼預(yù)壓蓋板均留有兩個圓形超臨界氦通道，用于冷卻接頭，無氧銅導(dǎo)電基板與不銹鋼蓋板的連接采用真空釬焊，埋入接頭盒的超導(dǎo)電纜采用預(yù)壓灌錫的方法。

在測量導(dǎo)體分流溫度時，首先保持樣品電流及背場磁場強度為一定值，然后通過導(dǎo)體樣品超臨界氦回路入口處的加熱器緩慢加熱，直至發(fā)生失超，此時所對應(yīng)的溫度為導(dǎo)體分流溫度。

對于臨界電流測試，首先確定背場磁場強度及溫度，然后逐步施加電流直至失超，根據(jù)失超判據(jù)就能得出導(dǎo)體的臨界電流。

若需要更換樣品時只需將變壓器杜瓦與可變溫樣品杜瓦連接的接口法蘭拆卸，再將整個變壓器杜瓦吊起，然后在單室搭接接頭處換新樣品即可。

本發(fā)明適用于高背場下超導(dǎo)導(dǎo)體臨界電流及分流溫度測試，最大測試背場為10t，最大測試電流達50ka。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

本發(fā)明能夠進行高背場（最大10t）、大電流（最大50ka）超導(dǎo)導(dǎo)體臨界電流及分流溫度測量。測試前需要對導(dǎo)體樣品進行預(yù)彎處理及制作接頭，樣品采用單螺旋繞法，能夠保證樣品區(qū)域具有較高的磁場均勻度、較低自感和自場，便于同超導(dǎo)變壓器連接且制作方便；采用的單室搭接接頭具有便于拆卸、可重復(fù)使用、工藝易實現(xiàn)、冷卻效果好，交流損耗較小，接觸電阻小的優(yōu)點。在更換導(dǎo)體樣品時背場磁體杜瓦由于有可變溫樣品杜瓦的保護依然保持低溫、真空環(huán)境不變，節(jié)約了大量的液氦也縮短了實驗周期；本發(fā)明的測試裝置具有測量精度高、測試成本低、測試周期短等優(yōu)點。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-高溫超導(dǎo)電流引線2-氦儲液槽3-超導(dǎo)變壓器初級線圈4-超導(dǎo)變壓器5-超導(dǎo)變壓器次級線圈6-超導(dǎo)變壓器杜瓦7-超導(dǎo)變壓器法蘭8-樣品杜瓦法蘭9-低溫傳輸管線10-變壓器次級線圈引腳11-背場磁體杜瓦12-可變溫樣品杜瓦13-單室搭接接頭14-背場磁體15-待測超導(dǎo)導(dǎo)體樣品16-低溫制冷機

具體實施方式：

參見附圖1。

超導(dǎo)導(dǎo)體臨界電流及分流溫度測試裝置，包括有背場磁體14、可變溫樣品杜瓦12、超導(dǎo)變壓器4、低溫系統(tǒng)，低溫系統(tǒng)包括有低溫制冷機16、氦儲液槽2、超導(dǎo)變壓器杜瓦6、背場磁體杜瓦11、低溫傳輸管線，超導(dǎo)變壓器4外部設(shè)有超導(dǎo)變壓器杜瓦6，位于超導(dǎo)變壓器杜瓦6下方背場磁體杜瓦11，背場磁體14置于背場磁體杜瓦11的底部，可變溫樣品杜瓦12下端插入背場磁體14中心，待測超導(dǎo)導(dǎo)體樣品15置于可變溫樣品杜瓦12中，背場磁體14為待測超導(dǎo)導(dǎo)體15樣品提供不同的背場環(huán)境，可變溫樣品杜瓦12上端的樣品杜瓦法蘭8與超導(dǎo)變壓器杜瓦6下端的超導(dǎo)變壓器法蘭7密封連接；超導(dǎo)變壓器初級線圈3通過高溫超導(dǎo)電流引線1與外部電源連接，超導(dǎo)變壓器次級線圈5向下伸出兩引腳從變壓器杜瓦6直接插入可變溫樣品杜瓦12中并分別通過一個單室搭接接頭13連接在待測超導(dǎo)導(dǎo)體樣品15的兩端，為待測超導(dǎo)導(dǎo)體樣品15提供電流；氦儲液槽2設(shè)置在超導(dǎo)變壓器4的上方，用于冷卻高溫超導(dǎo)電流引線1及為超導(dǎo)變壓器4提供充足液氦；低溫制冷機16輸出的超臨界氦通過低溫傳輸管線接至超導(dǎo)變壓器杜瓦6、可變溫樣品杜瓦12中，用于對超導(dǎo)變壓器次級線圈5、待測超導(dǎo)導(dǎo)體樣品15及單室搭接接頭13進行迫流冷卻；低溫制冷機16輸出的液氦通過低溫傳輸管線接至超導(dǎo)變壓器杜瓦6、背場磁體杜瓦11中，用于對超導(dǎo)變壓器初級線圈3、背場磁體14進行浸泡冷卻；氦儲液槽2、超導(dǎo)變壓器杜瓦6、背場磁體杜瓦11、可變溫樣品杜瓦12中的氣氦再分別通過低溫傳輸管線返回至低溫制冷機16中。

低溫制冷機16采用500w@4.5k制冷機。背場磁體14自帶有失超探測及失超保護系統(tǒng)。背場磁體14由4個螺線管組成，整個磁體內(nèi)徑為338mm，高為600mm，4.2k中心磁場達7t，若對4.2k液氦進行抽氣減壓制取1.8k超流氦，磁體中心磁場可達10t，磁場方向為豎直方向。

可變溫樣品杜瓦12的孔徑為280mm，里面設(shè)置有液氮冷屏，內(nèi)部夾層進行抽真空處理，可以進行變溫實驗?？勺儨貥悠范磐?2的氦回路的氦進口處設(shè)置有加熱器，用于分流溫度測量時加熱超臨界氦。

在導(dǎo)體測試前，需要對待測超導(dǎo)導(dǎo)體樣品15進行預(yù)彎處理、制作接頭及安裝測試傳感器。待測超導(dǎo)導(dǎo)體樣品15為半圓形，采用單螺旋繞法，最下面半匝線圈垂直于背場磁場方向，線圈兩個端部經(jīng)兩邊從側(cè)面盤旋而上，與超導(dǎo)變壓器的終端相連接。

單室搭接接頭13包括無氧銅導(dǎo)電基板、不銹鋼蓋板、不銹鋼預(yù)壓蓋板、不銹鋼上座、不銹鋼底座；所述無氧銅導(dǎo)電基板、不銹鋼蓋板、不銹鋼預(yù)壓蓋板均留有兩個圓形超臨界氦通道，用于冷卻接頭，無氧銅導(dǎo)電基板與不銹鋼蓋板的連接采用真空釬焊，埋入接頭盒的超導(dǎo)電纜采用預(yù)壓灌錫的方法。

在測量導(dǎo)體分流溫度時，首先保持樣品電流及背場磁場強度為一定值，然后通過導(dǎo)體樣品超臨界氦回路入口處的加熱器緩慢加熱，直至發(fā)生失超，此時所對應(yīng)的溫度為導(dǎo)體分流溫度。對于臨界電流測試，首先確定背場磁場強度及溫度，然后逐步施加電流直至失超，根據(jù)失超判據(jù)就能得出導(dǎo)體的臨界電流。

若需要更換待測超導(dǎo)導(dǎo)體樣品15時只需將超導(dǎo)變壓器杜瓦6與可變溫樣品杜瓦11連接的超導(dǎo)變壓器法蘭7和樣品杜瓦8拆卸，再將整個超導(dǎo)變壓器杜瓦6吊起，然后在單室搭接接頭13處換新樣品即可。