摘要：中國科學院強磁場科學中心設(shè)計研制成功了溫孔100mm中心磁場5.0特斯拉的零蒸發(fā)自供液氦的超導磁體液氦杜瓦瓶,。配有一臺G-M制冷機和氦冷凝器,。氦冷凝器用于冷卻超導磁體并能生產(chǎn)液氦,。超導磁體從室溫冷卻到4.5K用時96h,。不補充氦氣時,，液氦杜瓦瓶液氦零蒸發(fā),；用高壓氦氣鋼瓶補氣時可以自供液氦,，氨液化率為4.4升/天,。杜瓦的熱絕緣性能優(yōu)于國外同類型杜瓦。
關(guān)鍵詞：G-M制冷機,；零蒸發(fā),；自供液氦；超導磁體,；杜瓦
引言
裝在真空容器上,。制冷機為住友SR DK-408D， 共有兩級冷頭,，一級冷頭與冷屏相連,，冷屏外包有多層絕熱材料。二級冷頭與氦冷凝器相連用以冷卻超導磁體,。為監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)溫度變化,，共裝有6只溫度計,，分別放置在液氦貯槽的冷屏中部，超導磁體的內(nèi)冷屏中部,，制冷機二級冷頭,，磁體線圈繞組，可拔高溫超導電流引線上端和下端,。除二級冷頭用cerno x溫度計外,，其余5只為碳電阻溫度計。液氦貯槽內(nèi)安裝有超導氦液面計一只,。對杜瓦真空夾層抽真空,，真空達到1.5X10-4Pa，不在使用分子泵抽真空,。
傳統(tǒng)的浸泡式超導磁體的冷卻方法是先用液氮預冷“,，即：將超導磁體用液氮浸泡一段時間后，趕出液氮,；低溫杜瓦內(nèi)膽抽真空并用純氦氣置換多次,；再輸入液氦浸泡超導磁體。此方法需要耗費較多的人力物力,。零蒸發(fā)自供液氦的超導磁體杜瓦沒有采用液氮預冷,，而是采用G-M制冷機和氦冷凝器直接將超導磁體從室溫冷卻至液氦溫度。超導磁體被液氦浸泡后,，繼續(xù)向杜瓦內(nèi)補充室溫氦氣,，G-M制冷機可以將補充到杜瓦內(nèi)膽中的氦氣液化，即實現(xiàn)了自供液氦,。
杜瓦的工作原理
結(jié)構(gòu)設(shè)計將普通高壓鋼瓶(6m³,， 150bar) 中的氦氣經(jīng)減壓閥減壓后充人杜瓦內(nèi)膽，維持內(nèi)膽液氦貯槽為正壓力,。啟動G-M制冷機,，與二級冷頭相連的氦冷零蒸發(fā)自供液氦超導磁體液氦杜瓦瓶由5T超導磁體，G-M制冷機,，液氦貯槽,，氦冷凝器，冷屏和多層絕熱,，可拔高溫超導電流引線,，吊裝拉桿以及真空容器組成(圖1) 。超導磁體由NbT i超導線繞制,， 質(zhì)量為60kg,，工作電流為100A，最高磁場為5T，磁場均勻區(qū)長度為290毫米,，均勻區(qū)的磁場不均勻度<3.5凝器逐漸將內(nèi)膽中的氦氣冷卻,。隨著G-M制冷機連續(xù)運行，冷凝器中的氦氣溫度逐漸降低,，密度增大,，冷氦氣在重力的作用下，經(jīng)導冷管流入內(nèi)膽液氦貯槽下方的超導磁體底部,，同時超導磁體底部的熱