阅读说明：本技术 一种超导短样材转角度临界电流测量样品杆 (Superconducting short sample turning angle critical current measurement sample rod ) 是由 张平祥 张凯林 王菲菲 董茂胜 昌盛红 王蒙 高慧贤 郭强 刘建伟 李建峰 于 2018-06-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种超导短样材转角度临界电流测量样品杆,包括转动装置、供电装置和样品台,转动装置与供电装置分别连接样品台,所述的转动装置包括钛合金连杆、刻度手轮、涡轮涡杆和齿轮,所述供电装置包括电流引线、电流引线端子和缆线电流引线,在有限的磁体空间内,实现了转角度超导短样垂直场的测量。通过刻度手轮-钛合金连杆-涡轮涡杆装置,使得样品平台实现可转动化,这样就可以研究磁场夹角θ与临界电流I<Sub>C</Sub>之间的关系。(C The invention discloses a superconducting short sample angle-turning critical current measurement sample rod which comprises a rotating device, a power supply device and a sample platform, wherein the rotating device and the power supply device are respectively connected with the sample platform, the rotating device comprises a titanium alloy connecting rod, a scale hand wheel, a turbine worm and a gear, the power supply device comprises a current lead, a current lead terminal and a cable current lead, and measurement of a angle-turning superconducting short sample vertical field is realized in a limited magnet space.)

一种超导短样材转角度临界电流测量样品杆

技术领域

本发明主要涉及超导材料测量技术领域，尤其涉及一种超导短样材转角度临界电流测量样品杆。

背景技术

在目前商业化应用超导线材最广泛的医疗领域中，磁共振成像(MRI)以及核磁共振谱仪(NMR)等医疗仪器中主要使用到的是WIC(wire in channel)NbTi超导线产品，由于其性能稳定、加工塑性高、强度大、原材料及制造成本较低，因此在低场条件下得到广泛的应用。在超导线材临界电流(I_C)性能测试中，目前主要采用骨架焊接绕制的方法，但对于Nb₃Sn来说，其本身是一种脆性金属间化合物，经过热处理形成Nb₃Sn超导相后，在骨架绕制过程中容易出现断裂，所以一般是将样品绕完骨架热处理之后再进行I_C测试，而且必须在真空热处理炉中进行操作，过程相对复杂。

在中国科学院等离子体物理研究所主持的全超导可控磁约束聚变堆项目中，主要利用超导磁体产生稳态强磁场来约束能量。而寻找性能更优的超导材料和高场磁体是未来可控磁约束聚变示范堆和商业化过程必须解决的问题。由于陶瓷氧化物高温超导材料在4.2K下具有极高的不可逆场和较好的磁场载流特性，因此是建立更高场(>25T)磁体的理想选择材料，所以针对高温超导带材在4.2K下的测试装置也急需建立。

在使用高温超导线/带材之前，必须对其常温以及低温下的性能进行细致的分析和研究，包括低温以及不同磁场下的临界性能，电磁特性以及应变对其超导性能的影响。目前国内外低温测试机构对于短样临界电流样品杆设计结构虽不尽相同，但仍存在以下几方面问题：

1.样品杆设计结构复杂，测试过程中的液氦损耗大；

2.样品拆卸不方便，且样品杆不易于保养维修；

3.缺少可旋转样品台，无法实现背景场下多角度测量。

发明内容

本发明的目的在于弥补目前短样测试技术的不足，提供一种超导短样材转角度临界电流测量样品杆的设计，用于测定在不同背景场以及不同的测试角度下样品的临界电流。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种超导短样材转角度临界电流测量样品杆包括转动装置、供电装置和样品台，转动装置与供电装置分别连接样品台，所述的转动装置包括钛合金连杆、刻度手轮、涡轮涡杆和齿轮，所述供电装置包括电流引线、电流引线端子和缆线电流引线。

进一步地，钛合金连杆上端连接刻度手轮，下端连接涡轮涡杆，涡轮涡杆下端通过齿轮与样品台连接。

进一步地，电流引线为2根，其外部由环氧护套包裹，环氧护套连接不锈钢法兰，不锈钢法兰上端装有胶木支撑板，其一端穿过胶木支撑板与电流引线端子连接，另一端通过缆线电流引线与样品台连接。

进一步地，电流引线为无氧铜材料。

进一步地，样品台设有环氧固定保护装置。

本发明在有限的磁体空间内，实现了转角度超导短样垂直场的测量。通过刻度手轮-钛合金连杆-涡轮涡杆装置，使得样品平台实现可转动化，这样就方便研究磁场夹角θ与临界电流I_C之间的关系。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明样品台固件以及旋转装置示意图；

图1-2中，1-刻度手轮、2-钛合金连杆、3-电流引线端子、4-胶木支撑板、5-不锈钢法兰、6-G10环氧护套、7-电流引线、8-环氧固定保护装置、9-齿轮、10-可旋转样品台、11-缆线电流引线、12-涡轮涡杆。

具体实施方式

下面结合附图1-2和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

如图1、图2所示一种超导短样材转角度临界电流测量样品杆，包括转动装置、供电装置和可旋转样品台装置。转动装置与供电装置分别连接样品台，所述的转动装置包括刻度手轮1、钛合金连杆2、齿轮9和涡轮涡杆12，供电装置包括电流引线端子3电流引线7和缆线电流引线11。将钛合金连杆2上端连接刻度手轮1，下端连接涡轮涡杆12，涡轮涡杆12下端通过齿轮9与样品台10连接，电流引线7为2根，其外部由环氧护套6包裹，环氧护套6连接不锈钢法兰5，不锈钢法兰5上端装有胶木支撑板4，其一端穿过胶木支撑板4与电流引线端子3连接，另一端通过缆线电流引线11与样品台10连接。

样品通过焊接的方式固定在样品台上，保证样品两端10-15mm的电流传输距离同时电位引线间距在20mm以上，保证测量样品的长度至少在40mm。提供背景场的磁体为螺旋管型超导混合磁体，内外线圈分别是由Nb₃Sn和NbTi线材绕制。磁体中间孔径为64mm，其中心磁场最高可达15T。磁场系统分辨率优于20mT，电流测试精度优于0.1A。通过旋转刻度手轮，实现钛合金连杆的转动，再带动涡轮涡杆，最终使得与样品台连接的齿轮转动从而实现样品台的可旋转化，实现超导线/缆样品轴向与磁场夹角为0-180度范围内的临界电流测试。

本发明的有益效果在于：

本发明在有限的磁体空间内，实现了转角度超导短样材垂直场的测量。通过刻度手轮-钛合金连杆-涡轮涡杆装置，使得样品平台实现可转动化，这样就可以研究磁场夹角θ与临界电流I_C之间的关系。