环氧浸渍“跑道”形超导磁体的实验研究

本文讨论了用于合肥国家同步加速器5T Wiggler 系统的环氧浸渍“跑道”形超导磁体产生锻炼和退化的原因.通过合理的环氧浸渍工艺以及给磁体直线段施加合适的支撑结构,从而减少锻炼和退化效应.     

YBCO双饼线圈制备工艺及性能测试

针对YBCO高温超导带材在制备磁体过程中性能退化的问题,从骨架结构、预应力、绕制工艺等方面介绍了一种双饼线圈的绕制方法.根据该方法成功绕制了两种规格的双饼线圈,并使用四引线法对线圈的性能进行低温测试,测试结果与设计值的对照表明:线圈性能符合预期目标,绕制工艺稳定可靠,对于高温超导磁体的设计和制备具有一定的指导意义.     

磁体工艺对励磁特性的影响

实验发现,在不同的绕制和浸渍工艺下,超导磁体快速励磁时的稳定性显著不同。尽管涂敷填加氧化铝粉的石蜡与纯石蜡都能够克服磁体的机械退化效应,但前者的c(>10~4G/sec)比后者提高一个数量级以上,失超电流I_q也较高。     

不同结构超导磁体的性能

通过对四种绕制工艺(层间垫聚脂薄膜、铜箔、带沟槽的氧化铝箔和在沟槽氧化铝箔的基础上浸蜡等)的七股铌钛电缆小型磁体的猝灭电流、最小传播电流、充电特性和首先出现常态区域的测量,研究了绕制工艺对七股铌钛电缆磁体性能的影响,并用焓稳定化方法分析了层间垫聚脂薄膜磁体的性能。     

Nb_3Sn超导磁体的稳定性

我们曾对国产Nb-Ti磁体的退化和在快速励磁条件下的稳定性及其失超动力学,进行了实验研究。这里将在上述工作中证明是克服Nb-Ti磁体机械退化行之有效的措施,应用于国产汽相沉积Nb_3Sn带绕制的磁体中,并把Nb_3Sn磁体与Nb-Ti磁体组装,研究Nb_3Sn磁体的横场(H_(?))、纵场(H_(?))动态稳定性和低场不稳定性。同时给出了室温拉伸对短样I_c的影响。     

三组元超导复合线绕磁体的快速励磁特性

采用强迫励磁和在额定电流下突然合闸两种励磁方式,研究了国产Nb-Ti-Cu-Cu-Ni三组元超导复合线绕磁体的快速励磁特性.得到了在临界电流不发生明显退化时的最大励磁速率.提出了改善材料稳定性的建议.     

超导磁体失超过程中Quench-Back效应的数值模拟研究

Quench-Back是一种诱发超导磁体内产生新的失超区从而加快失超传播的现象.合理利用Quench-Back效应进行失超保护,需要准确理解Quench-Back作用下磁体内部的传热与电磁过程.以实际工程中某超导螺线管磁体为例,建立了失超过程三维瞬态耦合热-电磁-电路模型.整个模型采用两个顺序耦合的子模型实现,子模型一为三维传热模型,子模型二为轴对称电磁-电路直接耦合模型.得到了失超过程电流,热点温度和内电压变化曲线,分析了Quench-Back效应对失超过程关键参数的影响,研究了Quench-Back加速失超传播的具体过程.研究结果表明:Quench-Back效应可以有效控制失超过程中磁体内的热点温度,降低磁体内的过电压;Quench-Back效应与骨架材料,线圈结构和失超起始位置关系密切.     

超导磁体失超过程中Quench-Back效应的数值模拟研究北大核心CSCD

Quench-Back是一种诱发超导磁体内产生新的失超区从而加快失超传播的现象.合理利用Quench-Back效应进行失超保护,需要准确理解Quench-Back作用下磁体内部的传热与电磁过程.以实际工程中某超导螺线管磁体为例,建立了失超过程三维瞬态耦合热-电磁-电路模型.整个模型采用两个顺序耦合的子模型实现,子模型一为三维传热模型,子模型二为轴对称电磁-电路直接耦合模型.得到了失超过程电流,热点温度和内电压变化曲线,分析了Quench-Back效应对失超过程关键参数的影响,研究了Quench-Back加速失超传播的具体过程.研究结果表明:Quench-Back效应可以有效控制失超过程中磁体内的热点温度,降低磁体内的过电压;Quench-Back效应与骨架材料,线圈结构和失超起始位置关系密切.     

EAST超导磁体线圈电阻测量系统优化

EAST装置超导磁体系统包括30个超导磁体线圈,超导磁体线圈电阻测量是对当前磁体性能是否退化等进行判断的重要一环.本文介绍了EAST超导磁体线圈电阻测量系统当前存在的问题、优化设计以及样机实验运行结果.     

异型磁体/铁电复合材料中的电致变磁导及电致变阻抗效应

利用应力变磁导与电致伸缩效应的乘积效应,设计和制备了一种新型的异型磁体/铁电复合材料,并研究了该材料的电磁耦合特性.在5 kV/cm的恒定电场下,观察到接近40%的电致变磁导（电感）及相应的电致变阻抗效应存在于一个较宽的频域（50—1×10⁵Hz）上.该电致变磁导（电感）及电致变阻抗显示了铁磁弛豫和铁电弛豫的联合效应.研究认为,该异型复合材料所显示的所有电磁耦合行为均可归因于电场诱导的材料中磁体内部应力场的变化. 关键词： 电磁耦合 异型复合材料 应力变磁导 电致伸缩     

质子辐照导致科学级电荷耦合器件电离效应和位移效应分析

针对卫星轨道上的空间环境辐射引起电子元器件参数退化问题, 为了研究光电器件空间辐射效应、损伤机理以及参数退化规律, 对某国产埋沟科学级电荷耦合器件(charge-coupled devices, CCD)进行了10 MeV质子辐照试验、退火试验及辐射效应理论模型研究. 试验过程中重点考察了器件的暗信号和电荷转移效率特性的变化. 试验结果表明, 器件的主要性能参数随着质子辐照注量的增大明显退化, 在退火过程中这些参数均有不同程度的恢复. 通过对CCD敏感参数退化规律及其与器件工艺、结构的相关性进行分析, 并根据半导体器件辐射效应理论, 推导了器件敏感参数随质子辐照注量变化的理论模型, 得到了暗信号及电荷转移效率随辐照注量退化的半经验公式. 上述工作可为深入开展CCD抗辐射性能预测、抗辐射工艺改进与结构优化提供重要参考.     

40cm内径和55kG的涂石蜡-三氧化二铝粉的NbTi超导磁体

我们采用NbTi-Cu复合超导线绕制了一个内径40cm的大口径超导磁体,通过在绕组的匝间和层间涂敷石蜡-三氧化二铝粉加以稳定,励磁电流达到短样品的81％而没有猝灭.此时最高场为55.2kG.导体全电流密度为2.74×10~4A/cm~2,储能W达2.12×10~3J,J~2·W=4.43×10~(22)J·A·m~(-4).实验表明,基本上克服了退化效应,并且由于三氧化二铝的热传导作用,磁体猝灭的最小触发能量比环氧浸渍的磁体高.     

25T超导磁体优化中线圈数量影响分析

20 T以上强磁场在高场科学工程中有着不可替代的作用. 电工研究所正在研制一个25 T全超导磁体系统, 包括15 T背景磁场和10 T高温超导内插磁体. 在磁体的设计和优化中, 线圈的数量和种类对于最终优化结果十分关键. 为了研究磁体数量和磁体相关参数的关系, 计算了20 组不同的线圈组合下磁体的优化结果. 优化中除了考虑必要的限制条件以外, 还采用了一种结合局部优化算法和全局优化算法的方法. 通过对比分析发现, 线圈数量和磁体造价之间, 存在一个“V”形的关系. 更进一步地, 本文分析了不同超导体在磁体中应该贡献的最佳磁场, 以及背景磁体统一供电给优化结果带来的影响.     

1MJ环型高温超导储能磁体杂散场与线圈高度关系研究

本文通过ANSYS有限元软件建立了四个螺线管组成的1MJ环型磁体在单元线圈高度不同情况下的模型,分析总结了四螺线管组成的环型磁体的漏磁场与磁场分布规律,通过对磁体单元线圈高度变化所引起的磁体磁场的分布及其杂散场进行研究,为磁体优化设计提供一定的参考.     

1MJ环型高温超导储能磁体在不同单元线圈高度下的电磁场分析

近年来高温超导储能系统(SMES)由于其高密度的储能优势得到广泛关注,因此对其核心组成部分高温超导磁体的研究显得尤为重要.本文通过ANSYS有限元软件建立了四个螺线管组成的1MJ环型磁体在单元线圈高度不同情况下的模型,分析总结了四螺线管组成的环型磁体的漏磁场与磁场分布规律,为磁体的设计提供了一定的参考依据.     

质子辐射下互补金属氧化物半导体有源像素传感器暗信号退化机理研究

对某国产0.5 μm工艺制造的互补金属氧化物半导体有源像素传感器进行了10 MeV质子辐射试验, 当辐射注量达到预定注量点时, 采用离线的测试方法, 定量测试了器件暗信号的变化情况. 试验结果表明, 随着辐射注量的增加暗信号迅速增大. 采用MULASSIS (multi-layered shielding simulation software)软件计算了电离损伤剂量和位移损伤剂量, 在与γ辐射试验数据对比的基础上, 结合器件结构和工艺参数, 建立了分离质子辐射引起的电离效应和位移效应理论模型, 深入分析了器件暗信号的退化机理. 研究结果表明, 对该国产器件而言, 电离效应导致的表面暗信号和位移效应导致的体暗信号对整个器件暗信号退化的贡献大致相当.     

梯形高温超导磁体电磁特性仿真与实验研究

超导电动悬浮列车以超导磁体作为核心部件, 具有环境影响小、 高速下自稳定、 安全性能好等优点, 已成为高速轨道交通的重要发展方向之一. 然而, 传统的磁体线圈结构存在绕组内磁场过于集中的问题, 导致磁体的临界电流下降显著, 列车的悬浮及安全性能也受到影响. 针对现有悬浮磁体结构自场集中导致的临界电流衰减问题,本文提出了一种梯形高温超导磁体线圈结构. 建立了一种可以提升磁体临界电流计算效率的均质自洽模型, 设计了梯形结构线圈的结构参数并完成了磁体线圈的绕制. 实验和计算结果表明, 自洽模型计算的磁体临界电流与实验测量值吻合良好, 验证了模型的准确性. 利用该模型对日本山梨试验线上的全尺寸车载高温超导磁体进行了结构优化设计. 研究发现, 优化后的车载磁体绕组内磁场集中程度明显下降, 车载磁体的临界电流及目标区域的磁场强度显著提高. 本研究相关成果可为电动悬浮列车车载磁体的结构设计提供参考.     

基于倾斜纳磁体翻转倾向性的与(或)逻辑门应力模型

纳米磁性逻辑器件具有高抗辐射性、低功率、天然非易失性等优势,应用前景广阔.倾斜放置的纳磁体具有翻转倾向性,在控制时钟撤去后倾斜纳磁体倾向于翻转至长轴的一端.利用倾斜纳磁体的翻转倾向性,提出了一种应力调控的与(或)磁逻辑门,并建立了其动态磁化的数学模型.使用微磁学方法对逻辑门进行了仿真,结果验证了预期逻辑门功能.与现有的逻辑门相比,基于倾斜纳磁体的与(或)门结构具有能耗更低、可靠性更高和制造工艺更简单等优点.     

多功能转速测量仪的设计及其在磁体表磁测量中应用

设计了多功能转速测量仪,综合利用电磁感应、霍尔效应和光电感应原理,实现了马达平均转速和瞬时转速的准确测量.并利用多功能转速测量装置测量了磁体表磁,为磁体磁性的描述提供了新的途径.     

100kJ高温超导储能磁体电磁分析及研究

超导磁储能系统(SMES)是超导在电力领域的一个重要应用。文中介绍的100k J SMES磁体由30个Bi2223/Ag带材绕制的双饼线圈组成,设计工作温度20K,工作电流200A。SMES在运行时,磁体不同位置的带材所受到的磁场的大小和方向不同,其临界电流退化程度也不相同。保证一定的临界电流裕度是磁体稳定工作的前提。文中通过有限元法计算了磁体的磁场分布,分析了磁体的临界电流裕度以及磁体在不同温度下的临界电流。结果表明,磁体在设计工况下电流裕度可达57.5%。计算结果可以为SMES磁体的设计和运行提供参考。