專(zhuān)利名稱(chēng)：一種二硼化鎂超導(dǎo)波蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二硼化鎂超導(dǎo)波蕩器。
背景技術(shù)：
波蕩器是一種產(chǎn)生周期磁場(chǎng)的設(shè)備，是同步輻射裝置和自由電子激光裝置中的核心部件。電子束通過(guò)波蕩器產(chǎn)生的周期磁場(chǎng)時(shí)，發(fā)出的X射線(xiàn)發(fā)生干涉，從而得到高亮度的準(zhǔn)單色光。目前，國(guó)內(nèi)同步輻射光源主要使用的是常溫稀土永磁波蕩器，其主要局限在于其所能達(dá)到的磁感應(yīng)強(qiáng)度較低，并且磁場(chǎng)大小調(diào)節(jié)比較麻煩。導(dǎo)致上述局限的原因在于常溫稀土永磁波蕩器受稀土永磁材料本身所能達(dá)到的最大剩磁限制，磁場(chǎng)強(qiáng)度大小已經(jīng)達(dá)到了 極限；目前周期長(zhǎng)度為25毫米的常溫稀土永磁波蕩器的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以達(dá)到O. 94特斯拉；而國(guó)外研究機(jī)構(gòu)正在研究基于鈮鈦(NbTi)超導(dǎo)材料的波蕩器，其主要局限在于鈮鈦超導(dǎo)材料的超導(dǎo)臨界溫度很低，需要運(yùn)行在4. 2K的溫度下，因此所需的制冷費(fèi)用較高。另外，常溫稀土永磁波蕩器的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小需要通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)永磁塊之間的距離來(lái)調(diào)節(jié)，因此需要非常精密和復(fù)雜的機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而且，由于此類(lèi)波蕩器中的線(xiàn)圈陣列通常由多個(gè)繞制有線(xiàn)圈的骨架排列而成，而每個(gè)骨架的尺寸需要做到完全一致，否則會(huì)嚴(yán)重影響波蕩器的磁場(chǎng)周期長(zhǎng)度的精度，因此對(duì)其加工工藝的要求很高，從而也就存在了制造成本提高的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種二硼化鎂超導(dǎo)波蕩器，以克服現(xiàn)有的常溫稀土永磁波蕩器磁場(chǎng)大小調(diào)節(jié)不靈活、鈮鈦超導(dǎo)波蕩器運(yùn)行溫度較低以及制造成本高的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)節(jié)磁場(chǎng)大小，減少運(yùn)行和加工成本的目的。本發(fā)明所述的一種二硼化鎂(Mg2B)超導(dǎo)波蕩器，包括兩列縱向間隔且平行排列的超導(dǎo)線(xiàn)圈陣列，每列所述超導(dǎo)線(xiàn)圈陣列包括一高導(dǎo)磁線(xiàn)圈骨架、軸向間隔且相互平行地圍繞設(shè)置在所述高導(dǎo)磁線(xiàn)圈骨架表面的2n+l個(gè)導(dǎo)磁擋板，以及繞制在所述高導(dǎo)磁線(xiàn)圈骨架表面并位于相鄰兩個(gè)導(dǎo)磁擋板之間的2n個(gè)二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組，其中，η為自然數(shù)；以及向所述二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組供電的直流電源，該直流電源的電流方向以使兩個(gè)相鄰所述二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同、方向相反的方式設(shè)置。在上述的二硼化鎂超導(dǎo)波蕩器中，所述高導(dǎo)磁線(xiàn)圈骨架的表面為平滑過(guò)渡的曲面，且所述表面上開(kāi)設(shè)有用于嵌置所述導(dǎo)磁擋板的凹槽。在上述的二硼化鎂超導(dǎo)波蕩器中，所述導(dǎo)磁擋板為C形的導(dǎo)磁擋板，且所述兩列超導(dǎo)線(xiàn)圈陣列上的導(dǎo)磁擋板的開(kāi)口相背設(shè)置。在上述的二硼化鎂超導(dǎo)波蕩器中，所述高導(dǎo)磁線(xiàn)圈骨架為一體成型的柱狀體。在上述的二硼化鎂超導(dǎo)波蕩器中，所述兩列超導(dǎo)線(xiàn)圈陣列之間的間隙的取值范圍為 5 10mnin在上述的二硼化鎂超導(dǎo)波蕩器中，所述自然數(shù)η的取值范圍為5 200。由于采用了上述的技術(shù)解決方案，本發(fā)明通過(guò)采用了二硼化鎂超導(dǎo)材料制成的線(xiàn)圈繞組，由于這種超導(dǎo)材料的超導(dǎo)臨界溫度為39Κ，比常規(guī)的鈮鈦超導(dǎo)材料的超導(dǎo)臨界溫度高9Κ，因此使該線(xiàn)圈繞組的運(yùn)行溫度較高，從而有效降低了制冷費(fèi)用；而且，由于二硼化鎂超導(dǎo)材料的價(jià)格較低，因此可以降低制造成本；同時(shí)，由于本發(fā)明采用了整體式的線(xiàn)圈骨架，從而可以有效提高波蕩器的磁場(chǎng)周期長(zhǎng)度的精度并減少加工成本；另外，本發(fā)明產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小可以通過(guò)調(diào)節(jié)線(xiàn)圈的激勵(lì)電流的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此使本發(fā)明的調(diào)節(jié)非常方便。本發(fā)明適用于同步輻射裝置和自由電子激光裝置。


圖I是本發(fā)明一種二硼化鎂超導(dǎo)波蕩器的結(jié)構(gòu)示意圖?！?br> 具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述。如圖I所示，本發(fā)明，即一種二硼化鎂超導(dǎo)波蕩器，包括兩列縱向間隔且平行排列的超導(dǎo)線(xiàn)圈陣列I，每列超導(dǎo)線(xiàn)圈陣列I包括一高導(dǎo)磁線(xiàn)圈骨架11、軸向間隔且相互平行地圍繞設(shè)置在高導(dǎo)磁線(xiàn)圈骨架11表面的2η+1個(gè)導(dǎo)磁擋板12，以及繞制在高導(dǎo)磁線(xiàn)圈骨架11表面并位于相鄰兩個(gè)導(dǎo)磁擋板12之間的2η個(gè)二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組13，其中，η為自然數(shù)(η的取值范圍一般為5 200);以及向二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組13供電的直流電源(圖中未示)，該直流電源的電流方向以使兩個(gè)相鄰二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組13產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同、方向相反的方式設(shè)置。本發(fā)明中，高導(dǎo)磁線(xiàn)圈骨架I為采用高導(dǎo)磁材料一體成型的柱狀體，其橫截面為近似跑道形，其表面為平滑過(guò)渡的曲面，且該表面上開(kāi)設(shè)有用于嵌置導(dǎo)磁擋板12的凹槽(圖中未示)。本發(fā)明中，導(dǎo)磁擋板12呈C形，且兩列超導(dǎo)線(xiàn)圈陣列I上的導(dǎo)磁擋板12的開(kāi)口相背設(shè)置，導(dǎo)磁擋板2采用高導(dǎo)磁材料制成，可以作為磁極把二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組13產(chǎn)生的磁場(chǎng)引導(dǎo)到兩列超導(dǎo)線(xiàn)圈陣列I之間的間隙(即束流通道區(qū))中，其厚度和高度取決于波蕩器的磁場(chǎng)周期長(zhǎng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度。本發(fā)明中，二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組13由多根二硼化鎂材質(zhì)的超導(dǎo)線(xiàn)繞制而成，由于高導(dǎo)磁線(xiàn)圈骨架I的表面是平滑過(guò)渡的曲面，因此使二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組13能在張力的作用下緊貼高導(dǎo)磁線(xiàn)圈骨架I的表面。本發(fā)明中，每個(gè)導(dǎo)磁擋板12、該導(dǎo)磁擋板12兩側(cè)相鄰的兩個(gè)二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組13、以及這兩個(gè)二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組13兩側(cè)相鄰的各半個(gè)導(dǎo)磁擋板12(即，具有一半厚度的導(dǎo)磁擋板12)組成波蕩器的一個(gè)周期單元，每個(gè)周期單元的磁場(chǎng)周期長(zhǎng)度的取值范圍一般為10 20mm。在本實(shí)施例中，以5個(gè)周期(即η = 5)的二硼化鎂超導(dǎo)波蕩器為例，取磁場(chǎng)周期長(zhǎng)度為16mm,其中，二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組13的寬度為5mm,每個(gè)導(dǎo)磁擋板12的厚度為3mm,導(dǎo)磁擋板13的數(shù)量為11個(gè)，從而形成10個(gè)用于設(shè)置二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組13的間隙，兩列超導(dǎo)線(xiàn)圈陣列I之間的間隙為9mm(兩列超導(dǎo)線(xiàn)圈陣列I之間的間隙的一般取值范圍為5-IOmm)。在制造過(guò)程中，首先采用高導(dǎo)磁材料做為線(xiàn)圈骨架，并在線(xiàn)圈骨架表面通過(guò)刻槽安裝導(dǎo)磁擋板，然后把二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)繞在線(xiàn)圈骨架表面由相鄰兩個(gè)導(dǎo)磁擋板形成的間隙中形成線(xiàn)圈繞組，其每層圈數(shù)和層數(shù)可根據(jù)所需波蕩器的磁感應(yīng)強(qiáng)度參數(shù)而定，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，則所需的每層圈數(shù)和層數(shù)也就越多。在使用過(guò)程中，需要把超導(dǎo)線(xiàn)圈陣列I放置在由制冷機(jī)產(chǎn)生的低溫環(huán)境中，溫度必須低于二硼化鎂材料的超導(dǎo)臨界溫度，以保證線(xiàn)圈處于超導(dǎo)狀態(tài)，然后采用直流電源通過(guò)電流引線(xiàn)給二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組13通電。二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組13產(chǎn)生的磁場(chǎng)被二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組13之間的導(dǎo)磁擋板12引導(dǎo)到兩列超導(dǎo)線(xiàn)圈陣列I之間的間隙(即束流通道區(qū))，從而形成周期磁場(chǎng)，用于偏轉(zhuǎn)電子束。當(dāng)電子束流從兩列二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈陣列之間通過(guò)時(shí)，發(fā)出的X射線(xiàn)發(fā)生干涉，從而得到高亮度的準(zhǔn)單色光。·綜上所述，本發(fā)明的波蕩器產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小可以通過(guò)調(diào)節(jié)二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組的激勵(lì)電流的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此調(diào)節(jié)非常方便；同時(shí)，由于采用了二硼化鎂超導(dǎo)材料，其運(yùn)行溫度可以在4. 2K和39K之間根據(jù)實(shí)際需要選擇，和低溫超導(dǎo)波蕩器相比，其運(yùn)行溫度較高，因此制冷費(fèi)用較低；而且，由于二硼化鎂超導(dǎo)材料的價(jià)格較低，可以降低制造成本；同時(shí)，由于本發(fā)明采用整體加工的方法制造線(xiàn)圈骨架，從而可以有效提高波蕩器的磁場(chǎng)周期長(zhǎng)度的精度，進(jìn)一步降低加工費(fèi)用。以上所述的，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的上述實(shí)施例還可以做出各種變化。即凡是依據(jù)本發(fā)明申請(qǐng)的權(quán)利要求書(shū)及說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單、等效變化與修飾，皆落入本發(fā)明專(zhuān)利的權(quán)利要求保護(hù)范圍。本發(fā)明未詳盡描述的均為常規(guī)技術(shù)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種二硼化鎂超導(dǎo)波蕩器，其特征在于，所述波蕩器包括 兩列縱向間隔且平行排列的超導(dǎo)線(xiàn)圈陣列，每列所述超導(dǎo)線(xiàn)圈陣列包括一高導(dǎo)磁線(xiàn)圈骨架、軸向間隔且相互平行地圍繞設(shè)置在所述高導(dǎo)磁線(xiàn)圈骨架表面的2n+l個(gè)導(dǎo)磁擋板，以及繞制在所述高導(dǎo)磁線(xiàn)圈骨架表面并位于相鄰兩個(gè)導(dǎo)磁擋板之間的2n個(gè)二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組，其中，η為自然數(shù)；以及 向所述二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組供電的直流電源，該直流電源的電流方向以使兩個(gè)相鄰所述二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同、方向相反的方式設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的二硼化鎂超導(dǎo)波蕩器，其特征在于，所述高導(dǎo)磁線(xiàn)圈骨架的表面為平滑過(guò)渡的曲面，且所述表面上開(kāi)設(shè)有用于嵌置所述導(dǎo)磁擋板的凹槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的二硼化鎂超導(dǎo)波蕩器，其特征在于，所述導(dǎo)磁擋板為C形的導(dǎo)磁擋板，且所述兩列超導(dǎo)線(xiàn)圈陣列上的導(dǎo)磁擋板的開(kāi)口相背設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二硼化鎂超導(dǎo)波蕩器，其特征在于，所述高導(dǎo)磁線(xiàn)圈骨架為一體成型的柱狀體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的二硼化鎂超導(dǎo)波蕩器，其特征在于，所述兩列超導(dǎo)線(xiàn)圈陣列之間的間隙的取值范圍為5 10mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的二硼化鎂超導(dǎo)波蕩器，其特征在于，所述自然數(shù)η的取值范圍為5 200。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種二硼化鎂超導(dǎo)波蕩器，包括兩列縱向間隔且平行排列的超導(dǎo)線(xiàn)圈陣列，每列所述超導(dǎo)線(xiàn)圈陣列包括一高導(dǎo)磁線(xiàn)圈骨架、軸向間隔且相互平行地圍繞設(shè)置在所述高導(dǎo)磁線(xiàn)圈骨架表面的2n+1個(gè)導(dǎo)磁擋板，以及繞制在所述高導(dǎo)磁線(xiàn)圈骨架表面并位于相鄰兩個(gè)導(dǎo)磁擋板之間的2n個(gè)二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組，其中，n為自然數(shù)；以及向所述二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組供電的直流電源，該直流電源的電流方向以使兩個(gè)相鄰所述二硼化鎂超導(dǎo)線(xiàn)圈繞組產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同、方向相反的方式設(shè)置。本發(fā)明通過(guò)采用了二硼化鎂超導(dǎo)材料，其超導(dǎo)臨界溫度較高，因此其運(yùn)行溫度較高，從而有效降低了制冷費(fèi)用；同時(shí)通過(guò)采用整體式的線(xiàn)圈骨架，提高了波蕩器磁場(chǎng)周期長(zhǎng)度的精度。
文檔編號(hào)H01F6/06GK102945722SQ201210488830
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者張正臣, 許皆平, 李煒, 崔劍, 李明, 江勇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所