CN116564643B - 超导磁体装置的降温方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种超导磁体装置的降温方法，属于超导磁体技术领域。包括：通过颈管在第一管道中加入第一冷却剂，以使超导线圈的温度降低至第一预设温度；监控超导线圈的温度，根据超导线圈的温度变化速度，调整第一冷却剂的添加速度；在超导线圈的温度达到第一预设温度后，排出第一管道中的第一冷却剂，通入第二冷却剂；启动第一制冷器，使第二冷却剂液化，同时继续通入第二冷却剂；直至超导线圈的温度降低至第二预设温度；在超导线圈的温度降低至第二预设温度，且第一管道中的第二冷却剂的量达到预设要求后，停止通入第二冷却剂。本申请的技术方案，降低了冷却成本。

Description

超导磁体装置的降温方法

技术领域

本发明涉及超导磁体技术领域，特别是涉及一种超导磁体装置的降温方法。

背景技术

高纯单晶硅广泛用于太阳能电池、大规模集成电路、整流器、大功率晶体管、二极管等半导体制造领域，是光伏发电、半导体微电子器件等高新技术产业的关键材料之一。随着光伏发电和半导体微电子器件等制造技术的迅速发展，对半导体材料单晶硅的性能要求越来越高。在此背景下，磁控直拉单晶硅技术（Magnetic Field Applied CzochralskiMethod，MCZ）成为生产单晶硅的主流。MCZ法中需要用到大体积的磁体，例如永磁体或常规电磁铁。但随着超导磁体技术的发展，越来越多的超导磁体替代了常规电磁铁，用于单晶硅的制造中，超导磁体可以产生更强的磁场，以制备出更高品质的单晶硅。

对于超导磁体，超导线圈是其中的核心部件，超导线圈能否获得可靠的超低温而达到超导状态是设备稳定运行的关键指标。在现有的技术中，超导磁体的冷却方式主要是液氦冷却。液氦冷却的低温容器采用常规杜瓦形式，需要使用数百升液氦来冷却超导线圈。随着液氦能源的紧缺，液氦价格不断攀升，冷却成本也越来越高。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题，而提供一种超导磁体装置、超低温系统及超导磁体装置的降温方法。

为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种超导磁体装置，包括：

超导线圈；

第一管道，包括容纳冷却剂的容纳腔；所述第一管道围绕所述超导线圈的周向，且所述第一管道的外侧壁与所述超导线圈热接触，以将冷却剂的冷量传递至所述超导线圈；

第一制冷器，被配置为对所述第一管道进行制冷，以使所述第一管道内的冷却剂液化或维持液态；所述第一制冷器具有制冷头，所述制冷头与所述容纳腔热接触；

第二管道，包括传输冷却剂的传输通道；所述传输通道的入口与所述第一管道的上端相接，以接纳所述第一管道中气化后的冷却剂流入；所述传输通道的出口连接所述制冷头与所述容纳腔的相接处，以将气化后的冷却剂输送至制冷头处进行冷凝。

可选地，所述超导磁体装置还包括：

导冷带，一端热接触所述第一管道，另一端热接触所述超导线圈；所述导冷带沿所述超导线圈的周向分布。

可选地，所述导冷带的一端包裹所述第一管道的外壁。

可选地，所述导冷带由导热系数大于200W/mk的材料制成。

可选地，所述超导磁体装置还包括：

换热器，位于所述第一管道与所述制冷头相接处；所述换热器与所述第一管道的容纳腔相连通，所述制冷头通过插入所述换热器与所述容纳腔热接触。

可选地，所述超导磁体装置还包括：

冷凝室，位于所述第一管道与所述换热器相接处；所述冷凝室与所述换热器相连通，以使冷却剂在所述第一制冷器的作用下，进入所述冷凝室液化。

可选地，所述超导磁体装置还包括：

回气室，位于所述第二管道与所述第一管道相接处；所述第二管道的传输通道的入口通过连接所述回气室，实现与所述第一管道的上端相接；所述回气室的下端连通所述第一管道的容纳腔，所述回气室的上端连通所述第二管道的传输通道。

第二方面，本申请实施例提供一种超低温系统，包括上面所述的任意一种超导磁体装置。

第三方面，本申请实施例提供一种超导磁体装置的降温方法，包括：

在第一管道中加入第一冷却剂，以使超导线圈的温度降低至第一预设温度；

在所述超导线圈的温度达到第一预设温度后，排出第一管道中的第一冷却剂，通入第二冷却剂；

启动第一制冷器，使第二冷却剂液化，同时继续通入第二冷却剂；直至所述超导线圈的温度降低至第二预设温度；

在所述超导线圈的温度降低至第二预设温度，且所述第一管道中的第二冷却剂的量达到预设要求后，停止通入第二冷却剂。

可选地，所述在第一管道中加入第一冷却剂，以使超导线圈的温度降低至第一预设温度，包括：

监控所述超导线圈的温度，根据所述超导线圈的温度变化速度，调整所述第一冷却剂的添加速度。

本申请实施例提供的超导磁体装置、超低温系统及超导磁体装置的降温方法，包括：超导线圈；第一管道，包括容纳冷却剂的容纳腔；所述第一管道围绕所述超导线圈的周向，且所述第一管道的外侧壁与所述超导线圈热接触，以将冷却剂的冷量传递至所述超导线圈；第一制冷器，被配置为对所述第一管道进行制冷，以使所述第一管道内的冷却剂液化或维持液态；所述第一制冷器具有制冷头，所述制冷头与所述容纳腔热接触；第二管道，包括传输冷却剂的传输通道；所述传输通道的入口与所述第一管道的上端相接，以接纳所述第一管道中气化后的冷却剂流入；所述传输通道的出口连接所述制冷头与所述容纳腔的相接处，以将气化后的冷却剂输送至制冷头处进行冷凝。其中，通过在所述超导线圈的周向设置与超导线圈热接触的第一管道，并在第一管道内放置冷却剂，实现对超导线圈的冷却。由于冷却剂仅在第一管道，而无需浸泡超导线圈，大大节省了冷却剂的用量。因此，本申请实施例提供的超导磁体装置、超低温系统及超导磁体装置的降温方法，节省了冷却剂的用量，降低了冷却成本。

本申请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，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的超导磁体装置的示意图；

图2为图1中去除外壳的示意图；

图3为图1的纵向剖视的示意图；

图4为本申请实施例提供的超导磁体装置的降温方法的流程示意图。

附图标记说明：

10、超导线圈；11、线圈骨架；20、第一管道；21、导冷带；22、冷凝室；23、颈管；30、第一制冷器；31、换热器；40、第二管道；41、回气室；50、低温容器；51、第二制冷器；60、服务塔；61、电流引线组件；62、信号线接口；63、安全阀。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和有益效果能够更加明显易懂，下面通过列举具体实施例的方式进行详细说明。其中，附图不一定是按比例绘制的，局部特征可以被放大或缩小，以更加清楚的显示局部特征的细节；除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语与本申请所属的技术领域中的技术和科学术语的含义相同。

在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于本发明的简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，即不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述清楚的目的，不能理解为所指示特征的相对重要性或所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等；“若干个”的含义是至少一个，例如一个、两个、三个等；另有明确具体的限定的除外。

在本发明中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等应做广义理解。例如，“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的限定，第一特征在第二特征“上”、“之上”、“上方”和“上面”、“下”、“之下”、“下方”或“下面”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征的水平高度高于第二特征的水平高度。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征的水平高度小于第二特征的水平高度。

为了彻底理解本申请，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本申请的技术方案。本申请的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本申请还可以具有其它实施方式。

为解决背景技术中存在的至少一个问题，本申请实施例提供一种超导磁体装置。如图1-图3所示，所述超导磁体装置包括：

超导线圈10；

第一管道20，包括容纳冷却剂的容纳腔；所述第一管道20围绕所述超导线圈10的周向，且所述第一管道20的外侧壁与所述超导线圈10热接触，以将冷却剂的冷量传递至所述超导线圈10；

第一制冷器30，被配置为对所述第一管道20进行制冷，以使所述第一管道20内的冷却剂液化或维持液态；所述第一制冷器30具有制冷头，所述制冷头与所述容纳腔热接触；

第二管道40，包括传输冷却剂的传输通道；所述传输通道的入口与所述第一管道20的上端相接，以接纳所述第一管道20中气化后的冷却剂流入；所述传输通道的出口连接所述制冷头与所述容纳腔的相接处，以将气化后的冷却剂输送至制冷头处进行冷凝。

本实施例中，超导磁体装置是用于MCZ中的。具体的作用是产生强大的磁场，用于磁控直拉单晶硅。超导线圈10可以是上下两个，其运行电流为反向，用于产生适合于磁控直拉单晶硅的特殊磁场。更具体地，超导线圈10的形状可以是螺线管形式，以利于磁控直拉单晶硅。

能够理解，对于本申请实施例的超导磁体装置，超导线圈10是其中的核心部件，超导线圈10能否获得可靠的超低温而达到超导状态是设备稳定运行的关键指标。因此，本申请实施例的技术方案主要涉及对超导线圈10的冷却。可以理解地，本申请实施例的超导磁体装置也可以用于其它用途的其它设备，超导线圈10的形状、数量等也不局限于本申请实施例中所介绍的情况。

第一管道20，可以理解为箍在超导线圈10周向的管子，通过传导，将管道中的冷却剂的冷量传递至所述超导线圈10，使超导线圈10的温度降低至预设的温度或维持预设的温度。对于MCZ中的超导线圈10，预设温度可以是4.2K，也就是上述的超低温。K是热力学温度的单位，开尔文。

可以理解地，由于超导线圈10在工作过程中，会持续产生热量。因此，装置设置第一制冷器30。所述制冷头产生的冷量，可以进入所述容纳腔，也就是所述制冷头与所述容纳腔热接触。通过所述制冷头与所述容纳腔热接触，第一制冷器30可以消耗超导线圈10在工作过程中产生的热量，维持超导线圈10的超低温状态。

可以理解地，所述第一制冷器30的冷量可以通过载体或介质进行传递，以提高传递效率。本实施例中，传递的介质可以是冷却剂，具体可以是氦。能够理解，液氦的冷却效果好，因此，通过第一制冷器30将氦液化形成液氦，再通过液氦对超导线圈10进行冷却。并且，本实施例设置为：第一管道20中有足够的液氦，使得管道的周向的任一处都有足够冷却超导线圈10的液氦。

由于在对超导线圈10进行冷却的过程中，一部分液氦会气化。因此，设置第二管道40，第二管道40可以将气化后的氦，传输至所述制冷头与所述容纳腔的相接处，以将气化后的冷却剂输送至制冷头处进行冷凝。第二管道40的设置，也使得冷却剂从液化、气化形成闭环，无需额外补充冷却剂，进一步降低了成本，提高了设备操作的便利性。

可以理解地，第一管道20的形状可以是圆形，也可以是根据超导线圈10的形状进行设置。尤其是直接和超导线圈10接触的部分，例如超导线圈10的形状是圆环形的，则第一管道20与所述超导线圈10接触的一面可以是内凹的弧形，以完全贴合所述超导线圈10，提高传导冷却的效果。

进一步地，也可以在超导线圈10的外侧壁设置容纳部分第一管道20的凹槽，以增大管道与线圈的热接触面积，减少管道与线圈之间的热传递距离，提高冷却效率。

具体地，第一管道20可以采用导热系数大的材料制作，更具体地，可以采用导热系数大于200W/mk的材料制作，例如铜、铝等材料。

第二管道40的形状可以是圆形，以利于冷却剂的传输。能够理解，也可以是有利于冷却剂传输的其它形状。基于气化后的氦会上升的特点，第二管道40设置于第一管道20的上方，以利于氦气的传输。

本申请实施例提供的超导磁体装置，通过在所述超导线圈10的周向设置与超导线圈10热接触的第一管道20，并在第一管道20内放置冷却剂，实现对超导线圈10的冷却。由于冷却剂仅在第一管道20，而无需浸泡超导线圈10，大大节省了冷却剂的用量，降低了冷却成本。并且，由于无需使用液氦浸泡，也无需使用液氦杜瓦，简化了结构，降低了制造成本，也降低了超导磁体装置的重量。

在一些实施例中，所述超导磁体装置还包括：

导冷带21，一端热接触所述第一管道20，另一端热接触所述超导线圈10；所述导冷带21沿所述超导线圈10的周向分布。

通过导冷带21，可以增加所述超导线圈10接触冷量的面积，使冷却剂传递的冷量更快、更有效地传递给超导线圈10。

在一些实施例中，所述导冷带21的一端包裹所述第一管道20的外壁。

这样，可以增加导冷带21与第一管道20的接触面积，通过导冷带21，可以使冷却剂传递的冷量更快、更有效地传递给超导线圈10。

具体地，导冷带的形状可以是矩形，矩形的一端热接触第一管道20，另一端热接触超导线圈10的外壁。

进一步地，导冷带的形状可以是“T”形，T形中的上端热接触超导线圈10的外壁，下端热接触第一管道20，以提高冷却效率。

进一步地，导冷带的形状可以是“工”字形，“工”字形的上下两端，分别热接触超导线圈10和超导线圈10，以提高冷却效率。

在一些实施例中，所述导冷带21由导热系数大于200W/mk的材料制成。

这样，可以增加导冷带21单位面积传递冷量的效率，进一步使冷却剂传递的冷量更快、更有效地传递给超导线圈10。

在一些实施例中，所述超导磁体装置还包括：

换热器31，位于所述第一管道20与所述制冷头相接处；所述换热器31与所述第一管道20的容纳腔相连通，所述制冷头通过插入所述换热器31与所述容纳腔热接触。

这样，可以增加换热面积，使第一制冷器30产生的冷量更有效率地传递给所述第一管道20的容纳腔，提高液化速度，能在单位时间内获得更多氦气液化量。

具体地，换热器31可以是与第一制冷器30热接触的翅片块。翅片块的材料可以采用导热系数大于200W/mk的材料制作，例如铜、铝等材料。

在一些实施例中，所述超导磁体装置还包括：

冷凝室22，位于所述第一管道20与所述换热器31相接处；所述冷凝室22与所述换热器31相连通，以使冷却剂在所述第一制冷器30的作用下，进入所述冷凝室22液化。

这样，一方面可以使冷却剂有一个更大的液化空间，能更快地液化。另一方面，可以存储足够的液化后的液氦，使得系统内在承受大量热量导致液氦气化后，还能保持足够的液氦。

在一些实施例中，所述超导磁体装置还包括：

回气室41，位于所述第二管道40与所述第一管道20相接处；所述第二管道40的传输通道的入口通过连接所述回气室41，实现与所述第一管道20的上端相接；所述回气室41的下端连通所述第一管道20的容纳腔，所述回气室41的上端连通所述第二管道40的传输通道。

这样，能够收集蒸发的氦气，使得氦气能够顺利通过第二管道40，回到第一制冷器30与第一管道20相接处被液化，能更快、更好地回收气化后的冷却剂。

在一些实施例中，本申请实施例的超导磁体装置还包括：

低温容器50，所述超导线圈10、第一管道20、第一制冷器30和第二管道40均位于所述低温容器50内。所述低温容器50的内壁及外壳均设置为防辐射屏，防止冷量通过辐射传递至低温容器50外，或者外面的热量传递至低温容器50内。

具体地，所述超导线圈10外的低温容器50内为真空环境，减少冷量或热量通过空气传递，例如通过对流传递，减少冷量泄漏。加上低温容器50的内壁及外壳均设置为防辐射屏，也能减少通过辐射泄漏冷量。

在一些实施例中，本申请实施例的超导磁体装置还包括：

第二制冷器51，与所述防辐射屏热接触，降低所述防辐射屏的温度，并维持所述防辐射屏的低温状态。第二制冷器51和上述的第一制冷器30的工作情况可以分别控制，以在维持所述超导线圈10的超导状态的情况下，节省能耗。

在一些实施例中，本申请实施例的超导磁体装置还包括：

线圈骨架11，所述超导线圈10为导线绕制在线圈骨架11上形成。具体地，线圈骨架11可以由导热系数大于200W/mk的材料制成。这样，也有利于超导线圈10能更快地降温及有利于维持它的超导状态。

在一些实施例中，本申请实施例的超导磁体装置还包括：

服务塔60，设置于超导磁体装置的外端，且易于工作人员操作的位置。所述服务塔60集成了很多控制部件、超导磁体装置对外联系的部件以及安全部件，包括电流引线组件61、信号线接口62、安全阀63等。服务塔60的高度集成化有效提高了超导磁体装置的空间利用率，使得超导磁体装置结构紧凑，环境适应性好。其中：

所述电流引线组件61，用于给超导线圈10供电。

所述信号线接口62，用以检测制冷器、防辐射屏、超导线圈10的运行温度。

所述安全阀63，用以在超导磁体装置意外失超时泄放冷却剂，防止超导磁体由于失超压力过大而损坏。失超是指超导线圈10因温度过高退出超导状态的情况。具体地，冷却剂可以是氦气。

具体地，电流引线组件61采用双轴电极结构，有利于更可靠地给超导线圈10供电。信号线接口62采用陶瓷烧结真空穿墙件结构，具有检测更准确、可靠的特点。

在一些实施例中，本申请实施例的超导磁体装置还包括：

颈管23，连通所述第一管道20的容纳腔。在超导磁体装置刚启动时，可以通过颈管23向容纳腔输入大量冷却剂，以便快速降温。具体地，所述冷却剂可以是液氮。所述颈管23的这一特征可以与下面介绍的超导磁体装置的降温方法相配合，超导磁体装置的降温方法见下面介绍。

具体地，所述颈管23的一端可以插设于所述冷凝室22，通过所述冷凝室22连通所述容纳腔。所述颈管23的另一端可以设置阀门，在需要加冷却剂或排出冷却剂时开启阀门，否则关闭阀门。

进一步地，所述颈管23可以与所述安全阀63连通。超导磁体装置意外失超时，所述安全阀63可以通过所述颈管23排出冷却剂，防止超导磁体由于失超压力过大而损坏。

本申请实施例还提供一种超低温系统，包括上面所述的任意一种超导磁体装置。

本申请实施例提供的超低温系统，通过在所述超导线圈10的周向设置与超导线圈10热接触的第一管道20，并在第一管道20内放置冷却剂，实现对超导线圈10的冷却。由于冷却剂仅在第一管道20，而无需浸泡超导线圈10，大大节省了冷却剂的用量，降低了冷却成本。并且，由于无需使用液氦浸泡，也无需使用液氦杜瓦，简化了结构，降低了制造成本，也降低了超导磁体装置的重量。

本申请实施例还提供一种超导磁体装置的降温方法，如图4所示，所述方法包括：

步骤801：在第一管道20中加入第一冷却剂，以使超导线圈10的温度降低至第一预设温度；

步骤802：在所述超导线圈10的温度达到第一预设温度后，排出第一管道20中的第一冷却剂，通入第二冷却剂；

步骤803：启动第一制冷器30，使第二冷却剂液化，同时继续通入第二冷却剂；直至所述超导线圈10的温度降低至第二预设温度；

步骤804：在所述超导线圈10的温度降低至第二预设温度，且所述第一管道20中的第二冷却剂的量达到预设要求后，停止通入第二冷却剂。

步骤801中，在超导磁体装置未启动前，超导磁体装置内外的温度均为常温。为了快速降温，且成本低。可以先在第一管道20中加入第一冷却剂，第一冷却剂虽然不具有使超导磁体装置中的超导线圈10进入超导状态的能力，但具有在初期快速降温的作用，并且成本比较低。具体地，第一冷却剂可以是液氮。所述第一预设温度可以是77K。具体地，可以通过颈管23向第一管道20中加入第一冷却剂。

步骤802中，由于第一冷却剂的冷却能力有限，在所述超导线圈10的温度达到第一预设温度后，需要排出第一管道20中的第一冷却剂，通入第二冷却剂；第二冷却剂能够使超导线圈10的温度降到足够的低温，进入超低温状态，即，使得超导线圈10进入超导状态。这样，既能使超导线圈10进入超导状态，也能减少第二冷却剂的使用量，降低成本。第二冷却剂可以是氦，氦的成本可以高于液氮。氦的液态叫液氦，气态叫氦气。由于本申请实施例中的超导磁体装置中氦，经常在液氦和氦气之间转换，因此在描述中，不作严格区分，读者可以根据具体环境判断是液氦还是氦气。

步骤803中，由于第二冷却剂的液化温度更低。因此，在本步骤中，第二冷却剂是通过气态通入的。然后需要通过启动第一制冷器30，使第二冷却剂液化。第二预设温度可以是4.2K。

步骤804中，在所述超导线圈10的温度降低至第二预设温度后，还需要维持所述超导线圈10的温度，因此也需要足够多的氦，因此需要监控所述第一管道20中的第二冷却剂的量。具体地，可以通过在冷凝室22设置能检测第二冷却剂量的测量部件，例如设置一个容纳液氦的槽，通过液氦的液位确定氦的量等，在此不作详述。

在一些实施例中，所述在第一管道20中加入第一冷却剂，以使超导线圈10的温度降低至第一预设温度，包括：

监控所述超导线圈10的温度，根据所述超导线圈10的温度变化速度，调整所述第一冷却剂的添加速度。

可以理解地，如果所述超导线圈10的温度变化速度过快或过慢，可能导致超导线圈10由于热应力而损坏。因此，需要监控超导线圈10的温度变化速度，如果变化过快，则降低第一冷却剂的添加速度，否则提高第一冷却剂的添加速度。这样，能更好地保护所述超导线圈10和提高所述超导线圈10的使用寿命。

在一些实施例中，所述在所述超导线圈10的温度达到第一预设温度后，排出第一管道20中的第一冷却剂，通入第二冷却剂，包括：

通过抽真空的方式，排出所述第一管道20中的第一冷却剂，然后通入第二冷却剂。在通入第二冷却剂后，再次通过抽真空的方式，排出所述第一管道20中的冷却剂。重复上述的抽真空和通入第二冷却剂多次，直至超导线圈10的温度从第一预设温度回升至第三预设温度，这样，可以使第一冷却剂被排出的更干净。第三预设温度可以是80-90K。

在一些实施例中，所述启动第一制冷器30，使第二冷却剂液化，同时继续通入第二冷却剂；直至所述超导线圈10的温度降低至第二预设温度，包括：

在超出线圈降温的过程中，监控所述颈管23内的气压，在气压出现负值时，及时增加通入第二冷却剂的速度。

这样，能减少第一管道20内的冷却剂从加入的颈管23内反向溢出。提高降温效率。

应当理解，以上实施例均为示例性的，不用于包含权利要求所包含的所有可能的实施方式。在不脱离本公开的范围的情况下，还可以在以上实施例的基础上做出各种变形和改变。同样的，也可以对以上实施例的各个技术特征进行任意组合，以形成可能没有被明确描述的本发明的另外的实施例。因此，上述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，不对本发明专利的保护范围进行限制。

Claims (5)

1.一种超导磁体装置的降温方法，其特征在于，

所述超导磁体装置包括：

超导线圈；

第一管道，包括容纳冷却剂的容纳腔；所述第一管道围绕所述超导线圈的周向，且所述第一管道的外侧壁与所述超导线圈热接触，以将冷却剂的冷量传递至所述超导线圈；第一管道的形状根据超导线圈的形状进行设置，以贴合所述超导线圈，提高传导冷却的效果；

第一制冷器，被配置为对所述第一管道进行制冷，以使所述第一管道内的冷却剂液化或维持液态；所述第一制冷器具有制冷头，所述制冷头与所述容纳腔热接触；

第二管道，包括传输冷却剂的传输通道；所述传输通道的入口与所述第一管道的上端相接，以接纳所述第一管道中气化后的冷却剂流入；所述传输通道的出口连接所述制冷头与所述容纳腔的相接处，以将气化后的冷却剂输送至制冷头处进行冷凝；

导冷带，一端热接触所述第一管道，另一端热接触所述超导线圈；所述导冷带沿所述超导线圈的周向分布；所述导冷带由导热系数大于200W/mk的材料制成；

颈管，连通所述第一管道的容纳腔；在超导磁体装置刚启动时，能通过颈管向容纳腔输入冷却剂，以便快速降温；

所述方法包括：

通过所述颈管在第一管道中加入第一冷却剂，以使超导线圈的温度降低至第一预设温度；

监控所述超导线圈的温度，根据所述超导线圈的温度变化速度，调整所述第一冷却剂的添加速度；

在所述超导线圈的温度达到第一预设温度后，排出第一管道中的第一冷却剂，通入第二冷却剂；

启动第一制冷器，使第二冷却剂液化，同时继续通入第二冷却剂；直至所述超导线圈的温度降低至第二预设温度；

在所述超导线圈的温度降低至第二预设温度，且所述第一管道中的第二冷却剂的量达到预设要求后，停止通入第二冷却剂。

2.根据权利要求1所述的超导磁体装置的降温方法，其特征在于，所述导冷带的一端包裹所述第一管道的外壁。

3.根据权利要求1所述的超导磁体装置的降温方法，其特征在于，所述超导磁体装置还包括：

换热器，位于所述第一管道与所述制冷头相接处；所述换热器与所述第一管道的容纳腔相连通，所述制冷头通过插入所述换热器与所述容纳腔热接触。

4.根据权利要求3所述的超导磁体装置的降温方法，其特征在于，所述超导磁体装置还包括：

冷凝室，位于所述第一管道与所述换热器相接处；所述冷凝室与所述换热器相连通，以使冷却剂在所述第一制冷器的作用下，进入所述冷凝室液化。

5.根据权利要求3所述的超导磁体装置的降温方法，其特征在于，所述超导磁体装置还包括：

回气室，位于所述第二管道与所述第一管道相接处；所述第二管道的传输通道的入口通过连接所述回气室，实现与所述第一管道的上端相接；所述回气室的下端连通所述第一管道的容纳腔，所述回气室的上端连通所述第二管道的传输通道。