CN115527740B - 一种自循环超导磁体及半导体单晶炉 - Google Patents

Abstract

本公开提出一种自循环超导磁体及半导体单晶炉，其中，自循环超导磁体包括：直流电源；至少一个超导磁组，至少一个超导磁组串联在直流电源的供电回路上，超导磁组包括：两个串联的超导线圈；自循环开关，自循环开关与至少一个超导磁组并联，自循环开关用于在至少一个超导磁组励磁后使至少一个超导磁组形成自循环回路；冷却装置，冷却装置用于使超导线圈和自循环开关处于超导临界温度以下。在本公开的一种自循环超导磁体及半导体单晶炉中，避免使用较多数量的直流电源，同时也避免使用较多数量的散热部件等辅助器件，而且还减小了保磁过程中交流电转直流电的电能损耗，从而有效降低了半导体单晶硅的生产成本。

Description

一种自循环超导磁体及半导体单晶炉

技术领域

本公开涉及超导磁体技术领域，尤其涉及一种自循环超导磁体及半导体单晶炉。

背景技术

芯片是智能电子设备的核心部件，芯片的基础材料为半导体单晶硅，半导体单晶硅多采用直拉法进行制备，但在直拉法生长半导体单晶硅的过程中，熔体由于热对流会使杂质产生宏观及微观的不均匀性，进而影响晶体的物理和化学性质，因此，常利用超导磁体产生的磁场抑制熔体的热对流，以保证半导体单晶硅的质量。

超导磁体的磁场需要直流电才能实现，但目前工业电均为交流电，因此还需要专门的直流电源将交流电转换为直流电，同时，由于在半导体单晶硅生长过程中超导磁体的保磁，因此每个超导磁体均需要配置一个直流电源，较多数量的直流电源导致半导体单晶硅的生产成本较高，而且交流电转直流电的持续过程具有一定的电能损耗，同时需要配置散热部件等辅助器件，进一步增大了半导体单晶硅的生产成本。

发明内容

本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本公开的目的在于提供一种自循环超导磁体及半导体单晶炉。

为达到上述目的，本公开第一方面提供一种自循环超导磁体，包括：直流电源；至少一个超导磁组，所述至少一个超导磁组串联在所述直流电源的供电回路上，所述超导磁组包括：两个串联的超导线圈；自循环开关，所述自循环开关与所述至少一个超导磁组并联，所述自循环开关用于在所述至少一个超导磁组励磁后使所述至少一个超导磁组形成自循环回路；冷却装置，所述冷却装置用于使所述超导线圈和所述自循环开关处于超导临界温度以下；其中，所述至少一个超导磁组和所述自循环开关设置在容器内；所述冷却装置包括：液氦循环组件，所述液氦循环组件的出液端与所述容器的进液端相连，所述液氦循环组件的进气端与所述容器的出气端相连；所述自循环开关包括：手柄、绝热管、第一电连器和第二电连器，所述手柄螺纹贯穿所述容器的腔壁，所述绝热管滑动设置在所述容器内，所述手柄与所述绝热管传动相连，所述第一电连器设置在所述绝热管远离所述手柄的一端，所述第一电连器与所述至少一个超导磁组的一端相连，所述第二电连器设置在所述容器内，所述第二电连器与所述至少一个超导磁组的另一端相连，其中，所述手柄正转并驱动所述第一电连器移动，以使所述第一电连器与所述第二电连器相连，或所述手柄反转并驱动所述第一电连器移动，以使所述第一电连器远离所述第二电连器。

可选的，所述至少一个超导磁组包括：第一超导磁组，所述第一超导磁组包括：第一线圈和第二线圈，所述第一线圈的第一端与所述直流电源的正极相连，所述第一线圈的第二端与所述第二线圈的第一端相连；第二超导磁组，所述第二超导磁组包括：第三线圈和第四线圈，所述第三线圈的第一端与所述第四线圈的第二端相连，所述第三线圈的第二端与所述第二线圈的第二端相连，所述第四线圈的第一端与所述直流电源的负极相连；其中，所述自循环开关的第一端与所述第一线圈的第一端相连，所述自循环开关的第二端与所述第四线圈的第一端相连。

可选的，所述自循环超导磁体还包括：第一开关，所述第一开关设置在所述第一线圈的第一端与所述直流电源的正极相连之间，所述第一开关的第一端与所述直流电源的正极相连，所述第一开关的第二端与所述第一线圈的第一端相连；其中，所述第一开关与所述自循环开关的开关状态相反。

可选的，所述自循环超导磁体还包括：第二开关，所述第二开关设置在所述第四线圈的第一端与所述直流电源的负极相连之间，所述第二开关的第一端与所述直流电源的负极相连，所述第二开关的第二端与所述第四线圈的第一端相连；其中，所述第二开关与所述自循环开关的开关状态相反。

可选的，所述自循环开关还包括：连动球，所述连动球设置在所述手柄位于所述容器内的一端；球座，所述球座设置在所述绝热管远离所述第一电连器的一端，所述球座上设置有球槽，所述连动球设置在所述球槽内。

可选的，所述自循环开关还包括：真空波纹管，所述真空波纹管设置在所述容器的腔壁内，所述真空波纹管远离所述容器腔壁的一端固定套设在所述绝热管远离所述第一电连器的一端，所述手柄位于所述容器内的一端和所述球座位于所述真空波纹管内。

可选的，所述自循环开关还包括：绝缘层，所述绝缘层设置在所述绝热管与所述第一电连器之间。

本公开第二方面提供一种半导体单晶炉，包括：炉体；如本公开第一方面提供的自循环超导磁体，所述自循环超导磁体超导磁组的两个超导线圈在所述炉体的两侧相对设置。

本公开提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过自循环开关的设置，使直流电源能够仅用于超导磁体的励磁而不参与超导磁体的保磁，从而在半导体单晶硅的生产过程中能够实现一个直流电源配置多个超导磁体的布局，避免使用较多数量的直流电源，同时也避免使用较多数量的散热部件等辅助器件，而且还减小了保磁过程中交流电转直流电的电能损耗，从而有效降低了半导体单晶硅的生产成本，利于半导体单晶硅领域的节能减排。

本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。

附图说明

本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本公开一实施例提出的自循环超导磁体的结构示意图；

图2是本公开一实施例提出的自循环超导磁体的电路示意图；

图3是本公开一实施例提出的自循环超导磁体容器内的结构示意图；

图4是本公开一实施例提出的自循环超导磁体的电路示意图；

图5是本公开一实施例提出的自循环超导磁体中液氦循环组件的结构示意图；

图6是本公开一实施例提出的自循环超导磁体中自循环开关的结构示意图；

图7是图6中A-A方向的剖面示意图；

如图所示：1、直流电源，2、超导磁组，201、超导线圈；

3、自循环开关，301、手柄，3011、第一部分，3012、第二部分，3013、梅花头，302、绝热管，303、第一电连器，304、第二电连器，305、连动球，306、球座，307、真空波纹管，308、绝缘层；

4、冷却装置，401、液氦循环组件；

5、第一超导磁组，501、第一线圈，502、第二线圈；

6、第二超导磁组，601、第三线圈，602、第四线圈；

7、第一开关，8、第二开关，9、容器。

具体实施方式

下面详细描述本公开的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。相反，本公开的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

如图1和图2所示，本公开实施例提出一种自循环超导磁体，包括直流电源1、至少一个超导磁组2、自循环开关3和冷却装置4，至少一个超导磁组2串联在直流电源1的供电回路上，超导磁组2包括两个串联的超导线圈201，自循环开关3与至少一个超导磁组2并联，自循环开关3用于在至少一个超导磁组2励磁后使至少一个超导磁组2形成自循环回路，冷却装置4用于使超导线圈201和自循环开关3处于超导临界温度以下。

可以理解的是，在冷却装置4的冷却下，使超导线圈201和自循环开关3均处于超导临界温度以下，从而使超导线圈201和自循环开关3均转变为超导态，同时，在直流电源1的供电下，超导线圈201的磁场不断增强，从而完成励磁。

在超导线圈201励磁后，通过闭合自循环开关3，不仅使直流电源1与超导线圈201之间的通路断开，而且使超导线圈201与自循环开关3之间形成闭合的回路，且由于超导线圈201和自循环开关3均转变为超导态，因此超导线圈201和自循环开关3的电阻均接近为零，对于电流的损耗极小，因此闭合的回路能够实现自循环，使超导线圈201在与直流电源1断开的情况下依然能够处于保磁状态。

由此，通过自循环开关3的设置，使直流电源1能够仅用于超导磁体的励磁而不参与超导磁体的保磁，从而在半导体单晶硅的生产过程中能够实现一个直流电源1配置多个超导磁体的布局，避免使用较多数量的直流电源1，同时也避免使用较多数量的散热部件等辅助器件，而且还减小了保磁过程中交流电转直流电的电能损耗，从而有效降低了半导体单晶硅的生产成本，利于半导体单晶硅领域的节能减排。

需要说明的是，至少一个超导磁组2可以是一个超导磁组2，也就是说，直流电源1为该超导磁组2供电，自循环开关3与该超导磁组2并联，且在自循环开关3闭合后，自循环开关3与该超导磁组2形成自循环回路；至少一个超导磁组2也可以是多个超导磁组2，也就是说，直流电源1同时为多个超导磁组2供电，自循环开关3同时与多个超导磁组2并联，且在自循环开关3闭合后，自循环开关3与多个超导磁组2共同形成自循环回路。

励磁是指超导线圈201在直流电源1的供电下从地球磁场强度上升到半导体单晶硅生长所需要的磁场强度；保磁是指超导线圈201保持励磁后的磁场强度。

自循环超导磁体整体方案的本质是利用冷却装置4的能耗减少直流电源1的占用，相对于直流电源1、散热部件等辅助器件以及电能损耗的成本，冷却装置4增加的能耗成本较少，因此能够大幅降低半导体单晶硅的生产成本。

由于受到目前相关技术的限制，在实际应用过程中，超导线圈201与自循环开关3之间形成的自循环回路势必会有衰减，但衰减周期远大于半导体单晶硅的生产周期，因此超导线圈201通过自循环回路的保磁，能够满足半导体单晶硅生产过程中对于磁场强度的需求。

超导临界温度是超导体从正常态转变为超导态时的温度，超导线圈201的超导临界温度根据超导线圈201的具体材料进行确定，示例的，超导线圈201的材料可以是铌钛合金超导体，超导线圈201的超导临界温度可以是4k（零下269摄氏度）。

直流电源1用于交流电向直流电的转换，直流电源1及其散热部件等辅助器件的具体类型可以根据实际需要进行设置，示例的，直流电源1可以是变压器、整流桥等单元组合而成的电路，散热部件可以是铜片、铜管等。

如图3和图4所示，在一些实施例中，至少一个超导磁组2包括第一超导磁组5和第二超导磁组6，第一超导磁组5包括第一线圈501和第二线圈502，第一线圈501的第一端与直流电源1的正极相连，第一线圈501的第二端与第二线圈502的第一端相连，第二超导磁组6包括第三线圈601和第四线圈602，第三线圈601的第一端与第四线圈602的第二端相连，第三线圈601的第二端与第二线圈502的第二端相连，第四线圈602的第一端与直流电源1的负极相连；

其中，自循环开关3的第一端与第一线圈501的第一端相连，自循环开关3的第二端与第四线圈602的第一端相连。

可以理解的是，第一线圈501、第二线圈502、第三线圈601和第四线圈602依次串联在直流电源1的供电回路上，自循环开关3与第一线圈501、第二线圈502、第三线圈601和第四线圈602并联，在自循环开关3闭合后，直流电源1与第一线圈501、第二线圈502、第三线圈601和第四线圈602之间的通路断开，自循环开关3、第一线圈501、第二线圈502、第三线圈601和第四线圈602共同构成自循环回路，使第一线圈501、第二线圈502、第三线圈601和第四线圈602保磁。

需要说明的是，第一线圈501与第二线圈502相对设置，第一线圈501与第二线圈502极性相反，第三线圈601与第四线圈602相对设置，第三线圈601与第四线圈602极性相反。

如图4所示，在一些实施例中，自循环超导磁体还包括第一开关7，第一开关7设置在第一线圈501的第一端与直流电源1的正极相连之间，第一开关7的第一端与直流电源1的正极相连，第一开关7的第二端与第一线圈501的第一端相连；

其中，第一开关7与自循环开关3的开关状态相反。

可以理解的是，在第一开关7闭合时，自循环开关3断开，直流电源1为第一线圈501、第二线圈502、第三线圈601和第四线圈602供电，以使第一线圈501、第二线圈502、第三线圈601和第四线圈602励磁，在自循环开关3闭合时，第一开关7断开，直流电源1不为第一线圈501、第二线圈502、第三线圈601和第四线圈602供电，且自循环开关3、第一线圈501、第二线圈502、第三线圈601和第四线圈602共同构成自循环回路，使第一线圈501、第二线圈502、第三线圈601和第四线圈602保磁。

其中，通过第一开关7与自循环开关3的配合，使自循环回路开启后，避免直流电源1与自循环回路之间相互影响，保证自循环回路的稳定，同时还便于直流电源1切换到其他超导磁体处进行励磁，使用更为便捷。

需要说明的是，第一开关7的具体类型可以根据实际需要进行设置，示例的，第一开关7可以是电控开关；第一开关7可以是手动开关。

由于受到目前相关技术的限制，在实际应用过程中，第一开关7与自循环开关3无法做到完全同步动作，因此应在自循环开关3闭合后，再进行第一开关7的断开，其中，自循环开关3闭合到第一开关7断开之间的间隔时间可以根据实际需要进行设置，对此不作限制。

如图4所示，在一些实施例中，自循环超导磁体还包括第二开关8，第二开关8设置在第四线圈602的第一端与直流电源1的负极相连之间，第二开关8的第一端与直流电源1的负极相连，第二开关8的第二端与第四线圈602的第一端相连；

其中，第二开关8与自循环开关3的开关状态相反。

可以理解的是，通过第一开关7和第二开关8的配合，保证在自循环回路开启时，直流电源1与自循环回路之间能够完全断开，进一步提高了自循环回路的稳定性，同时，通过第一开关7和第二开关8的配合控制，使得直流电源1在多个超导磁体之间的切换更为便捷。

需要说明的是，第二开关8的具体类型可以根据实际需要进行设置，示例的，第二开关8可以是电控开关；第二开关8可以是手动开关。

由于受到目前相关技术的限制，在实际应用过程中，第二开关8与自循环开关3无法做到完全同步动作，因此应在自循环开关3闭合后，再进行第二开关8的断开，其中，自循环开关3闭合到第二开关8断开之间的间隔时间可以根据实际需要进行设置，对此不作限制。

如图3和图5所示，在一些实施例中，至少一个超导磁组2和自循环开关3设置在容器9内，冷却装置4包括液氦循环组件401，液氦循环组件401的出液端与容器9的进液端相连，液氦循环组件401的进气端与容器9的出气端相连。

可以理解的是，液氦循环组件401将液氦输送到容器9中，以吸收超导线圈201和自循环开关3的热量，同时吸热后液氦转换为氦气，氦气返回到液氦循环组件401中放热并再次转换为液氦，由此实现对超导线圈201和自循环开关3的循环冷却，使超导线圈201和自循环开关3降低并保持在超导临界温度以下，保证自循环回路的形成。

需要说明的是，液氦循环组件401的具体类型可以根据实际需要进行设置，示例的，液氦循环组件401包括储液罐和冷凝器，储液罐内灌装有液氦，储液罐设置在容器9的上方，储液罐内的液氦流向到容器9内，且容器9内的氦气漂浮到储液罐内，同时通过冷凝器的冷凝使氦气转换为液氦。

容器9内为真空密闭腔室，在半导体单晶硅生产过程中，容器9套设在炉体的外圆周面上，容器9的中心轴与炉体的中心轴重合，超导线圈201的中心轴与炉体的中心轴垂直相交，其中超导线圈201在容器9内的设置方式可以根据实际需要进行设置，示例的，容器9内可以设置有环座，环座的中心轴与炉体的中心轴重合，超导线圈201固定设置在环座上；容器9内可以设置有多个拉杆，超导线圈201通过多个拉杆固定设置在容器9内。

自循环开关3的具体类型可以根据实际需要进行设置，示例的，自循环开关3可以是电控开关，可以理解的是，电控开关的设置使整体的自动化程度更高，使用更为便捷，且电控开关可以直接设置在容器9内，使容器9的漏热更少，但电控开关也存在成本较高、不易检修维护等问题。

如图6和图7所示，在一些实施例中，自循环开关3包括手柄301、绝热管302、第一电连器303和第二电连器304，手柄301螺纹贯穿容器9的腔壁，绝热管302滑动设置在容器9内，手柄301与绝热管302传动相连，第一电连器303设置在绝热管302远离手柄301的一端，第一电连器303与至少一个超导磁组2的一端相连，第二电连器304设置在容器9内，第二电连器304与至少一个超导磁组2的另一端相连；

其中，手柄301正转并驱动第一电连器303移动，以使第一电连器303与第二电连器304相连；或手柄301反转并驱动第一电连器303移动，以使第一电连器303远离第二电连器304。

可以理解的是，手柄301旋转移动带动绝热管302在容器9内移动，绝热管302移动带动第一电连器303移动，从而通过机械动作实现第一电连器303与第二电连器304之间的相连及断开。由此，通过手柄301的旋转，不仅实现自循环回路的稳定开关，而且整体操作简单，成本较低，同时便于检修维护，使用更为便捷。

需要说明的是，绝热管302不仅用于手柄301与第一电连器303之间的传动，还用于隔绝热量，从而减少容器9的漏热，进而减小自循环开关3对容器9内温度的影响。

绝热管302的具体类型可以根据实际需要进行设置，对此不作限制。

第一电连器303和第二电连器304的具体材料可以根据实际需要进行设置，示例的，第一电连器303和第二电连器304的具体材料可以与超导线圈201的材料相同，即铌钛合金超导体，超导临界温度可以是4k（零下269摄氏度）。

第一电连器303和第二电连器304的具体类型可以根据实际需要进行设置，示例的，第一电连器303和第二电连器304均可以是长方体结构。

其中，第一电连器303与至少一个超导磁组2的一端相连，第二电连器304与至少一个超导磁组2的另一端相连，示例的，第一电连器303可以与第一线圈501的第一端相连，第二电连器304可以与第四线圈602的第一端相连；或，第一电连器303可以与第四线圈602的第一端相连，第二电连器304可以与第一线圈501的第一端相连。

如图7所示，在一些实施例中，自循环开关3还包括连动球305和球座306，连动球305设置在手柄301位于容器9内的一端，球座306设置在绝热管302远离第一电连器303的一端，球座306上设置有球槽，连动球305设置在球槽内。

可以理解的是，手柄301旋转移动带动连动球305旋转移动，由于连动球305限位在球槽内，因此球座306不随连动球305旋转而仅随连动球305移动，球座306移动带动绝热管302移动，进而通过机械动作实现第一电连器303与第二电连器304之间的相连及断开。

其中，通过连动球305与球座306的配合实现手柄301与绝热管302的有效传动，不仅结构简单，易于设置，而且稳定性更高，保证自循环回路的稳定运行。

需要说明的是，连动球305在手柄301上的设置方式可以根据实际需要进行设置，示例的，连动球305与手柄301一体成型构成整体结构。

球槽的具体类型可以根据连动球305的类型进行确定，示例的，球槽可以是球冠结构，球槽的高大于连动球305的半径。

球座306与绝热管302之间的设置方式可以根据实际需要进行设置，示例的，球座306与绝热管302之间可以通过焊接固定、胶粘固定等方式相连。

如图6和图7所示，在一些实施例中，自循环开关3还包括真空波纹管307，真空波纹管307设置在容器9的腔壁内，真空波纹管307远离容器9腔壁的一端固定套设在绝热管302远离第一电连器303的一端，手柄301位于容器9内的一端和球座306位于真空波纹管307内。

可以理解的是，由于真空波纹管307能够伸缩且不可旋转，因此能够对绝热管302起到导向作用，保证第一电连器303与第二电连器304之间的稳定相连及断开，同时，真空波纹管307还能够将手柄301、球座306等与容器9内部隔绝，从而有效减少容器9的漏热，进而减小自循环开关3对容器9内温度的影响。

需要说明的是，真空波纹管307在容器9腔壁内的设置方式可以根据实际需要进行设置，示例的，真空波纹管307通过密封胶设置在容器9腔壁内，以进一步减少容器9的漏热。

真空波纹管307与绝热管302之间的相连方式可以根据实际需要进行设置，示例的，真空波纹管307通过密封胶与绝热管302相连，以进一步减少容器9的漏热。

真空波纹管307的具体类型可以根据实际需要进行设置，示例的，真空波纹管307的壁厚不大于0.5mm，真空波纹管307由金属材料制成，可以理解的是，通过真空波纹管307的壁厚限定以及材料限定，在便于真空波纹管307伸缩的同时能够进一步减少容器9的漏热，且保持足够的刚性。

手柄301的具体类型可以根据实际需要进行设置，示例的，手柄301包括第一部分3011和第二部分3012，第二部分3012与第一部分3011相连，第二部分3012螺纹贯穿容器9的腔壁，第二部分3012远离第一部分3011的一端位于真空波纹管307内，连动球305设置在第二部分3012远离第一部分3011的一端。可以理解的是，第一部分3011与第二部分3012同步动作，通过旋转第一部分3011，使第二部分3012旋转并移动，从而带动第一电连器303与第二电连器304相连及断开。

其中，第一部分3011与第二部分3012的相连方式可以根据实际需要进行设置，示例的，手柄301可以是一体成型件。

第二部分3012螺纹贯穿容器9腔壁的具体结构可以根据实际需要进行设置，示例的，第二部分3012靠近第一部分3011的一端设置有外螺纹，容器9腔壁上设置有螺纹孔，第二部分3012的外螺纹旋合在螺纹孔内。

为便于第一部分3011的旋拧，示例的，第一部分3011远离第二部分3012的一端设置有梅花头3013，通过梅花头3013的设置，便于第一部分3011的手动旋拧，从而使自循环开关3的操作更为便捷。

如图6和图7所示，在一些实施例中，自循环开关3还包括绝缘层308，绝缘层308设置在绝热管302与第一电连器303之间。

可以理解的是，通过绝缘层308的设置，不仅实现绝热管302与第一电连器303的相连，而且避免绝热管302与第一电连器303的导电，从而避免自循环回路受到外部因素的干扰，保证自循环回路的稳定运行。

需要说明的是，绝缘层308的具体类型可以根据实际需要进行设置，对此不作限制。

绝缘层308与绝热管302的相连方式可以根据实际需要进行设置，示例的，绝缘层308与绝热管302之间可以通过胶粘固定的方式相连。

绝缘层308与第一电连器303的相连方式可以根据实际需要进行设置，示例的，绝缘层308与第一电连器303之间可以通过胶粘固定的方式相连。

本公开实施例还提出一种半导体单晶炉，包括炉体和如本公开实施例的自循环超导磁体，自循环超导磁体超导磁组2的两个超导线圈201在炉体的两侧相对设置。

可以理解的是，通过两个超导线圈201的相对设置，使炉体内能够产生恒定的磁场，从而抑制炉体内熔体的热对流，使杂质更为均匀，进而保证炉体内半导体单晶硅的生产质量。

其中，通过自循环开关3的设置，使直流电源1能够仅用于超导磁体的励磁而不参与超导磁体的保磁，从而在半导体单晶硅的生产过程中能够实现一个直流电源1配置多个超导磁体的布局，避免使用较多数量的直流电源1，同时也避免使用较多数量的散热部件等辅助器件，而且还减小了保磁过程中交流电转直流电的电能损耗，从而有效降低了半导体单晶硅的生产成本，利于半导体单晶硅领域的节能减排。

需要说明的是，在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种自循环超导磁体，其特征在于，包括：

直流电源；

至少一个超导磁组，所述至少一个超导磁组串联在所述直流电源的供电回路上，所述超导磁组包括：两个串联的超导线圈；

自循环开关，所述自循环开关与所述至少一个超导磁组并联，所述自循环开关用于在所述至少一个超导磁组励磁后使所述至少一个超导磁组形成自循环回路；

冷却装置，所述冷却装置用于使所述超导线圈和所述自循环开关处于超导临界温度以下；

其中，所述至少一个超导磁组和所述自循环开关设置在容器内；

所述冷却装置包括：液氦循环组件，所述液氦循环组件的出液端与所述容器的进液端相连，所述液氦循环组件的进气端与所述容器的出气端相连；

所述自循环开关包括：手柄、绝热管、第一电连器和第二电连器，所述手柄螺纹贯穿所述容器的腔壁，所述绝热管滑动设置在所述容器内，所述手柄与所述绝热管传动相连，所述第一电连器设置在所述绝热管远离所述手柄的一端，所述第一电连器与所述至少一个超导磁组的一端相连，所述第二电连器设置在所述容器内，所述第二电连器与所述至少一个超导磁组的另一端相连，其中，所述手柄正转并驱动所述第一电连器移动，以使所述第一电连器与所述第二电连器相连，或所述手柄反转并驱动所述第一电连器移动，以使所述第一电连器远离所述第二电连器。

2.根据权利要求1所述的自循环超导磁体，其特征在于，所述至少一个超导磁组包括：

第一超导磁组，所述第一超导磁组包括：第一线圈和第二线圈，所述第一线圈的第一端与所述直流电源的正极相连，所述第一线圈的第二端与所述第二线圈的第一端相连；

第二超导磁组，所述第二超导磁组包括：第三线圈和第四线圈，所述第三线圈的第一端与所述第四线圈的第二端相连，所述第三线圈的第二端与所述第二线圈的第二端相连，所述第四线圈的第一端与所述直流电源的负极相连；

其中，所述自循环开关的第一端与所述第一线圈的第一端相连，所述自循环开关的第二端与所述第四线圈的第一端相连。

3.根据权利要求2所述的自循环超导磁体，其特征在于，所述自循环超导磁体还包括：

第一开关，所述第一开关设置在所述第一线圈的第一端与所述直流电源的正极相连之间，所述第一开关的第一端与所述直流电源的正极相连，所述第一开关的第二端与所述第一线圈的第一端相连；

其中，所述第一开关与所述自循环开关的开关状态相反。

4.根据权利要求3所述的自循环超导磁体，其特征在于，所述自循环超导磁体还包括：

第二开关，所述第二开关设置在所述第四线圈的第一端与所述直流电源的负极相连之间，所述第二开关的第一端与所述直流电源的负极相连，所述第二开关的第二端与所述第四线圈的第一端相连；

其中，所述第二开关与所述自循环开关的开关状态相反。

5.根据权利要求1所述的自循环超导磁体，其特征在于，所述自循环开关还包括：

连动球，所述连动球设置在所述手柄位于所述容器内的一端；

球座，所述球座设置在所述绝热管远离所述第一电连器的一端，所述球座上设置有球槽，所述连动球设置在所述球槽内。

6.根据权利要求5所述的自循环超导磁体，其特征在于，所述自循环开关还包括：

真空波纹管，所述真空波纹管设置在所述容器的腔壁内，所述真空波纹管远离所述容器腔壁的一端固定套设在所述绝热管远离所述第一电连器的一端，所述手柄位于所述容器内的一端和所述球座位于所述真空波纹管内。

7.根据权利要求1所述的自循环超导磁体，其特征在于，所述自循环开关还包括：

绝缘层，所述绝缘层设置在所述绝热管与所述第一电连器之间。

8.一种半导体单晶炉，其特征在于，包括：

炉体；

如权利要求1-7中任意一项所述的自循环超导磁体，所述自循环超导磁体超导磁组的两个超导线圈在所述炉体的两侧相对设置。

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