專利名稱:一種高溫超導(dǎo)跑道線圈陣列型波蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫超導(dǎo)跑道線圈陣列型波蕩器。
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射線發(fā)生干涉，從而得到高亮度的準(zhǔn)單色光。
目前，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； 同時(shí)，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)。
目前，國(guó)外研究機(jī)構(gòu)正在研究基于鈮鈦(NbTi)和鈮三錫(Nb3Sn)線圈的低溫超導(dǎo)線圈陣列型波蕩器，其主要局限在于鈮鈦和鈮三錫超導(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。

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)明旨在提供一種高溫超導(dǎo)跑道線圈陣列波蕩器，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)不靈活和低溫超導(dǎo)波蕩器運(yùn)行溫度較低的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)節(jié)磁場(chǎng)大小，減少運(yùn)行成本的目的。
本發(fā)明所述的一種高溫超導(dǎo)跑道線圈陣列型波蕩器，它包括
兩列縱向間隔且平行排列的高溫超導(dǎo)線圈陣列，每列所述高溫超導(dǎo)線圈陣列包括軸向排列的η組磁極線圈組，且每組磁極線圈組包括一對(duì)磁極和一設(shè)置在該對(duì)磁極之間的線圈，其中，η為自然數(shù)；以及
向所述線圈供電的直流電源，該直流電源的電流方向以使兩個(gè)相鄰所述線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同、方向相反的方式設(shè)置。
在上述的高溫超導(dǎo)跑道線圈陣列型波蕩器中，所述線圈包括高導(dǎo)磁線圈骨架和繞制在該高導(dǎo)磁線圈骨架上的高溫超導(dǎo)線。
在上述的高溫超導(dǎo)跑道線圈陣列型波蕩器中，所述高溫超導(dǎo)線采用鉍鍶鈣銅氧超導(dǎo)材料制成
在上述的高溫超導(dǎo)跑道線圈陣列型波蕩器中，所述高溫超導(dǎo)線采用釔鋇銅氧超導(dǎo)材料制成。
在上述的高溫超導(dǎo)跑道線圈陣列型波蕩器中，所述兩列高溫超導(dǎo)線圈陣列之間的間隙的取值范圍為5 10mm。
在上述的高溫超導(dǎo)跑道線圈陣列型波蕩器中，所述磁極線圈組的組數(shù)η的取值范圍為10 120。[0014]在上述的高溫超導(dǎo)跑道線圈陣列型波蕩器中，所述每組磁極線圈組的寬度的取值范圍為5 10_。[0015]由于采用了上述的技術(shù)解決方案，本發(fā)明通過(guò)采用了高溫超導(dǎo)材料，使其超導(dǎo)臨界溫度較高，因此使其運(yùn)行溫度較高，從而有效降低了制冷費(fèi)用，同時(shí)提高了磁感應(yīng)強(qiáng)度； 另外，本發(fā)明產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小可以通過(guò)調(diào)節(jié)線圈的激勵(lì)電流的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的調(diào)節(jié)非常方便。[0016]本發(fā)明適用于同步輻射裝置和自由電子激光裝置。


[0017]圖I是本發(fā)明一種高溫超導(dǎo)跑道線圈陣列型波蕩器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
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。[0019]如圖I所示，本發(fā)明，即一種高溫超導(dǎo)跑道線圈陣列型波蕩器，包括[0020]兩列縱向間隔且平行排列的高溫超導(dǎo)線圈陣列1，每列所述高溫超導(dǎo)線圈陣列I 包括軸向排列的η組磁極線圈組，且每組磁極線圈組包括一對(duì)磁極11和一設(shè)置在該對(duì)磁極 11之間的線圈12，其中，η為自然數(shù)(η的取值范圍一般為1(Γ 20)，以及[0021]向線圈12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)相鄰線圈 12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。[0022]本發(fā)明的波蕩器的線圈12采用鉍鍶鈣銅氧(BiSrCaCuO)超導(dǎo)材料或釔鋇銅氧 (YBCO)超導(dǎo)材料制成。[0023]在本實(shí)施例中，以釔鋇銅氧超導(dǎo)線圈的波蕩器為例，取n=16，取磁場(chǎng)周期長(zhǎng)度為 15mm,每組磁極線圈組寬度為7. 5mm (磁極線圈組的寬度的一般取值范圍為5_10mm),其中線圈12的寬度為5. 5mm,兩列縱向間隔排列的高溫超導(dǎo)線圈陣列I之間的間隙為6. 5mm(兩列高溫超導(dǎo)線圈陣列I之間的間隙的一般取值范圍為5-10_);由于每組磁極線圈組形成一個(gè)磁場(chǎng)半周期，因此，磁場(chǎng)周期長(zhǎng)度為15_ (磁場(chǎng)周期長(zhǎng)度的一般取值范圍為10-20mm), 且周期數(shù)為16。[0024]在制造過(guò)程中，首先采用高導(dǎo)磁材料做為線圈骨架(圖中未示)，并在線圈骨架上加工出繞線需要的凹槽，然后采用雙餅繞法把鉍鍶鈣銅氧超導(dǎo)材料或釔鋇銅氧超導(dǎo)材料制成的高溫超導(dǎo)線繞在線圈骨架上，每層繞2股，層數(shù)可根據(jù)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，則所需的層數(shù)也就越多。[0025]在使用過(guò)程中，需要把線圈12放置在由液氦杜瓦和制冷機(jī)產(chǎn)生的低溫環(huán)境中，溫度必須低于鉍鍶鈣銅氧或釔鋇銅氧超導(dǎo)材料的超導(dǎo)臨界溫度，以保證線圈12處于超導(dǎo)狀態(tài)，然后采用直流電源通過(guò)電流引線給線圈12通電。線圈12產(chǎn)生的磁場(chǎng)被線圈12之間的磁極11引導(dǎo)到兩列高溫超導(dǎo)線圈陣列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)電子束流從兩列高溫超導(dǎo)線圈陣列I之間通過(guò)時(shí)，發(fā)出的X射線發(fā)生干涉，從而得到高亮度的準(zhǔn)單色光。[0026]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)高溫超導(dǎo)線圈的激勵(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)，由于采用了鉍鍶鈣銅氧或釔鋇銅氧材料，其運(yùn)行溫度可以在4. 2K和77K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；另外，由于采用了這種高溫超導(dǎo)材料，因此其磁感應(yīng)強(qiáng)度也明顯增大，例如，周期長(zhǎng)度為25mm的高溫超導(dǎo)線圈陣列型波蕩器的磁感應(yīng)強(qiáng)度在4. 2K的溫度下可以達(dá)到2. O特斯拉以上。[0027]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
1.一種高溫超導(dǎo)跑道線圈陣列型波蕩器，其特征在于，所述波蕩器包括 兩列縱向間隔且平行排列的高溫超導(dǎo)線圈陣列，每列所述高溫超導(dǎo)線圈陣列包括軸向排列的η組磁極線圈組，且每組磁極線圈組包括一對(duì)磁極和一設(shè)置在該對(duì)磁極之間的線圈，其中，η為自然數(shù)；以及 向所述線圈供電的直流電源，該直流電源的電流方向以使兩個(gè)相鄰所述線圈產(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所述的高溫超導(dǎo)跑道線圈陣列型波蕩器，其特征在于，所述線圈包括高導(dǎo)磁線圈骨架和繞制在該高導(dǎo)磁線圈骨架上的高溫超導(dǎo)線。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的高溫超導(dǎo)跑道線圈陣列型波蕩器，其特征在于，所述高溫超導(dǎo)線采用鉍鍶鈣銅氧超導(dǎo)材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的高溫超導(dǎo)跑道線圈陣列型波蕩器，其特征在于，所述高溫超導(dǎo)線采用釔鋇銅氧超導(dǎo)材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1-4中任意一項(xiàng)所述的高溫超導(dǎo)跑道線圈陣列型波蕩器，其特征在于，所述兩列高溫超導(dǎo)線圈陣列之間的間隙的取值范圍為5 10_。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5中所述的高溫超導(dǎo)跑道線圈陣列型波蕩器，其特征在于，所述磁極線圈組的組數(shù)η的取值范圍為1(Γ120。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1-4和6中任意一項(xiàng)所述的高溫超導(dǎo)跑道線圈陣列型波蕩器，其特征在于，所述每組磁極線圈組的寬度的取值范圍為5 10mm。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種高溫超導(dǎo)跑道線圈陣列型波蕩器，包括兩列縱向間隔且平行排列的高溫超導(dǎo)線圈陣列，每列所述高溫超導(dǎo)線圈陣列包括軸向排列的n組磁極線圈組，且每組磁極線圈組包括一對(duì)磁極和一設(shè)置在該對(duì)磁極之間的線圈，其中，n為自然數(shù)；以及向所述線圈供電的直流電源，該直流電源的電流方向以使兩個(gè)相鄰所述線圈產(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)采用了高溫超導(dǎo)材料，使其超導(dǎo)臨界溫度較高，因此使其運(yùn)行溫度較高，從而有效降低了制冷費(fèi)用，同時(shí)提高了磁感應(yīng)強(qiáng)度；另外，本發(fā)明產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小可以通過(guò)調(diào)節(jié)線圈的激勵(lì)電流的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此本發(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。
文檔編號(hào)G21K1/00GKCN102930916SQ201210427935
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月31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)用物理研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan