CN103364743A - 一种超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统 - Google Patents

一种超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统，包括密封式配合安装的低温密封容器和GM制冷机，配合设置在所述低温密封容器内部的真空室、位于真空室上方的GM制冷机连接头、用于放置的待测超导样品薄膜的样品放置架、以及连接在GM制冷机连接头与样品放置架之间的传热组件，分别配合安装在所述低温密封容器的上端和下端的外部光学测试系统和激光脉冲器，以及包覆在所述低温密封容器外围的磁体。本发明所述超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统，可以克服现有技术中使用不方便和应用前景差等缺陷，以实现使用方便和应用前景好的优点。

Description

一种超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统
技术领域
本发明涉及超导材料测试设备技术领域，具体地，涉及一种超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统。
背景技术
薄膜材料，尤其是超导薄膜在高温超导带材中有着越来越重要的应用。在磁场工作环境中的变形或受力特征是高温超导领域研究非常关注的重要问题之一。
一般而言，超导薄膜材料的电磁学特性往往同其力学变形、温度及环境磁场相互关联（耦合），因此设计一套能满足其特殊应用环境的装置，是对其电磁学特性测试的必要的、不可或缺的前提。该装置的研究、开发，能够为超导薄膜磁热特性的测试提供可视的测试平台，提供一个必要的温度环境，具有一定的科学意义。
根据已有的文献调研可知，截止目前，针对超导薄膜力-磁-热耦合特性研究较少，主要是由于其苛刻的测试环境很难满足，截止目前，国内尚无可实现超导薄膜磁热特性测试且可视的低温杜瓦装置，这严重阻碍了我国超导薄膜的性能研究。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在使用不方便和应用前景差等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统，以实现使用方便和应用前景好的优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统，包括密封式配合安装的低温密封容器和GM制冷机，配合设置在所述低温密封容器内部的真空室、位于真空室上方的GM制冷机连接头、用于放置的待测超导样品薄膜的样品放置架、以及连接在GM制冷机连接头与样品放置架之间的传热组件，分别配合安装在所述低温密封容器的上端和下端的外部光学测试系统和激光脉冲器，以及包覆在所述低温密封容器外围的磁体。
进一步地，所述低温密封容器，为整体呈倒置凹形、且具有不锈钢外壳的低温密封容器；所述低温密封容器，包括内部依次贯通设置的第一竖直部件、水平部件和第二竖直部件；
所述真空室位于第一竖直部件中，所述GM制冷机的连接头位于第一竖直部件中真空室的上方；所述外部光学测试系统和激光脉冲器，分别配合安装在第二竖直部件的上端和下端；所述磁体包覆在第二竖直部件的外围。
进一步地，所述不锈钢外壳，包括可拆卸式密封连接的不锈钢本体和不锈钢上盖，所述外部光学测试系统安装在不锈钢上盖上。
进一步地，在所述低温密封容器的不锈钢外壳与真空室之间，设有防辐射屏。
进一步地，与所述外部光学测试系统和激光脉冲器相配合，分别设有第一观察窗和第二观察窗。
进一步地，在所述第一观察窗与外部光学测试系统之间、以及第二观察窗与激光脉冲器之间，分别设有O型密封圈。
进一步地，所述低温密封容器与GM制冷机之间，通过密封法兰密封安装。
进一步地，与所述密封法兰相匹配，还设有螺栓。
进一步地，所述传热组件，包括至少一根高纯导热铜棒。
本发明各实施例的超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统，由于包括密封式配合安装的低温密封容器和GM制冷机，配合设置在低温密封容器内部的真空室、位于真空室上方的GM制冷机连接头、用于放置的待测超导样品薄膜的样品放置架、以及连接在GM制冷机连接头与样品放置架之间的传热组件，分别配合安装在低温密封容器的上端和下端的外部光学测试系统和激光脉冲器，以及包覆在低温密封容器外围的磁体；可以在结合GM制冷机及杜瓦容器提供的特殊环境下，通过全场的、实时的、非接触的对超导薄膜进行测量，获得超导薄膜的表面变形信息；从而可以克服现有技术中使用不方便和应用前景差的缺陷，以实现使用方便和应用前景好的优点。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统的结构示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
1-外部光学测试系统；2-O型密封圈；3-观察窗；4-高纯导热铜棒；5-样品放置架；6-激光脉冲器；7-磁体；8-真空室；9-密封法兰；10-螺栓；11-防辐射屏；12-不锈钢外壳；13-GM制冷机连接头。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
鉴于现有技术中超导薄膜磁热特性测试现状的考虑，根据本发明实施例，如图1所示，提供了一种超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统。
参见图1，本实施例的超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统，包括密封式配合安装的低温密封容器和GM制冷机，配合设置在低温密封容器内部的真空室（如真空室8）、位于真空室上方的GM制冷机连接头（如GM制冷机连接头13）、用于放置的待测超导样品薄膜的样品放置架（如样品放置架5）、以及连接在GM制冷机连接头与样品放置架之间的传热组件，分别配合安装在低温密封容器的上端和下端的外部光学测试系统（如外部光学测试系统1）和激光脉冲器（如激光脉冲器6），以及包覆在低温密封容器外围的磁体（如磁体7）。低温密封容器与GM制冷机之间，通过密封法兰（如密封法兰9）密封安装；与密封法兰相匹配，还设有螺栓（如螺栓10）。传热组件，包括至少一根高纯导热铜棒（如高纯导热铜棒4）。
具体地，上述低温密封容器，为整体呈倒置凹形、且具有不锈钢外壳（如不锈钢外壳12）的低温密封容器；低温密封容器，包括内部依次贯通设置的第一竖直部件、水平部件和第二竖直部件；真空室位于第一竖直部件中，GM制冷机的连接头位于第一竖直部件中真空室的上方；外部光学测试系统和激光脉冲器，分别配合安装在第二竖直部件的上端和下端；磁体包覆在第二竖直部件的外围。该不锈钢外壳，包括可拆卸式密封连接的不锈钢本体和不锈钢上盖，外部光学测试系统安装在不锈钢上盖上。
在上述实施例中，在低温密封容器的不锈钢外壳与真空室之间，设有防辐射屏（如防辐射屏11）。与外部光学测试系统和激光脉冲器相配合，分别设有第一观察窗（如观察窗3）和第二观察窗（如观察窗3）。在第一观察窗与外部光学测试系统之间、以及第二观察窗与激光脉冲器之间，分别设有O型密封圈（如O型密封圈2）。
使用时，将上述实施例的超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统与GM制冷机密封连接，在外加磁场的作用下，经高纯导热铜棒冷却样品，再由激光脉冲器控制超导样品薄膜的温度；最终，由外部光学系统采集超导薄膜的表面变形信息。
上述实施例的超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统，主要包括GM制冷机1台、低温杜瓦容器1个、脉冲激光器1个、外部光学采集系统1套和磁体1个。该超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统，在结合GM制冷机及杜瓦容器提供的特殊环境下，可以通过全场的、实时的、非接触的对超导薄膜进行测量，获得超导薄膜的表面变形信息。
通过上述实施例的超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统，可以对超导薄膜材料磁热特性进行深入研究，为未来其应用奠定基础。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统，其特征在于，包括密封式配合安装的低温密封容器和GM制冷机，配合设置在所述低温密封容器内部的真空室、位于真空室上方的GM制冷机连接头、用于放置的待测超导样品薄膜的样品放置架、以及连接在GM制冷机连接头与样品放置架之间的传热组件，分别配合安装在所述低温密封容器的上端和下端的外部光学测试系统和激光脉冲器，以及包覆在所述低温密封容器外围的磁体。
2.根据权利要求1所述的超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统，其特征在于，所述低温密封容器，为整体呈倒置凹形、且具有不锈钢外壳的低温密封容器；所述低温密封容器，包括内部依次贯通设置的第一竖直部件、水平部件和第二竖直部件；
所述真空室位于第一竖直部件中，所述GM制冷机的连接头位于第一竖直部件中真空室的上方；所述外部光学测试系统和激光脉冲器，分别配合安装在第二竖直部件的上端和下端；所述磁体包覆在第二竖直部件的外围。
3.根据权利要求2所述的超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统，其特征在于，所述不锈钢外壳，包括可拆卸式密封连接的不锈钢本体和不锈钢上盖，所述外部光学测试系统安装在不锈钢上盖上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统，其特征在于，在所述低温密封容器的不锈钢外壳与真空室之间，设有防辐射屏。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统，其特征在于，与所述外部光学测试系统和激光脉冲器相配合，分别设有第一观察窗和第二观察窗。
6.根据权利要求5所述的超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统，其特征在于，在所述第一观察窗与外部光学测试系统之间、以及第二观察窗与激光脉冲器之间，分别设有O型密封圈。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统，其特征在于，所述低温密封容器与GM制冷机之间，通过密封法兰密封安装。
8.根据权利要求7所述的超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统，其特征在于，与所述密封法兰相匹配，还设有螺栓。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的超导薄膜磁热特性测试用可视化低温杜瓦系统，其特征在于，所述传热组件，包括至少一根高纯导热铜棒。
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