超导腔2K垂直测试低温恒温器的设计

基于中国近年来超导腔的研究及发展趋势,设计了一种新型超导腔2K垂直测试低温恒温器,该恒温器集外真空容器、80 K液氮冷屏、液氦低温杜瓦、2K回冷换热器、J-T阀门以及低温分配与传输为一体.利用恒温器内部回冷提高2K超流氦的产生效率,并且使得相分离器的回流冷量得到充分利用,以最大限度减少2K温度的低温热负荷.     

Spoke型超导腔非稳态降温过程模拟与热应力分析

Spoke型超导腔是一种用于中低β加速段的新型超导腔加速结构.使用数值计算方法研究了Spoke型超导腔在非稳态降温过程中的温度分布情况和降温规律,并以此为基础计算了降温过程中的热应力分布情况及其变化规律.结果表明,在降温过程中由于流动不均匀导致Spoke型超导腔温度分布产生了不均匀性,其不均匀程度在降温过程中呈现先迅速...     

北京正负电子对撞机重大改造工程超导腔恒温器静态热负荷分析

北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)采用了频率为500 MHz的单cell超导纯铌腔作为加速腔.通过有限元分析的方法对超导腔恒温器各部件进行热模拟和分析,并将模拟分析结果与超导腔的水平测试结果进行比较验证,确认数值分析结果为可信的,且得出对备用超导腔恒温器设计、加工和运行具有指导意义的结果.     

超导磁体低温恒温器冷屏设计与测试

现有的超导磁体系统中冷源与冷屏的距离较远,为了实现远端冷屏的有效降温,采用液氮为冷却介质,并通过冷源提供的冷量与冷屏热负荷实现冷却介质的热虹吸效应.对冷屏的冷却管路布置进行了有限元分析,预测了冷屏的稳态温度分布情况.冷屏降温测试表明:通过液氮强迫降温,冷屏可快速冷却至80 K,冷源开启后,液氮管路中形成热虹吸效应,可使...     

超导HWR腔垂直测试低温系统试验研究

中国科学院先导科技专项ADS(Accelerator Driven Suberitical,ADS)嬗变系统中超导HWR(half-wave resonator,HWR)腔垂直测试需低温系统维持4.2 K(液氦)的低温环境,低温系统降温过程包括氮气置换、液氮预冷、氦气置换和液氦冷却。通过实验建立了低温系统降温4个阶段不同测点温度随时间的变化规律,在此基础上,计算了液氦的消耗速率和杜瓦的静态热负荷,分析了低温系统在稳定工作状态时最佳的液氦补液时间间隔。结果表明:该低温系统满足超导HWR腔垂直测试需求,消耗液氮约175 kg、液氦约2 048 L,低温系统稳定工作时液氦体积消耗速率为32 L/h,杜瓦静态热负荷为21.36 W,液氦合理补液时间间隔为4 h,为后续超导HWR腔垂直测试提供了保障。     

低温恒温器温场测试的研究

恒温器要成为一个低温环境，首先就需要致冷。若要求槽温恒定在任意温度点，则需要提供一个十分稳定的致冷量，以抵消传导、对流、辐射和搅拌等因素产生的冷损失和发热量。恒温器采用液氮作致冷剂。液氮经输液管流入冷却器，冷却酒精，液氮流量大小随杜瓦瓶中的输液压力而定，输液压力越大，液氮流量越大，槽温下降速度越快。反之亦然。用高精度针阀来调节液氮流量，对槽温进行控制。待温度恒定后，进行温场测试。     

用于多层绝热热导率测量的平板型低温恒温器

本文介绍的是用于多层绝热热导率研究的一种便宜和容易制造的低温恒温器结构。低温恒温器不仅能在90～300K的温度范围内对导热系数进行有效的测量，而且也能确定有效导热系数的温度特性。用于多层绝热的试验之后，低温恒温器可在极短时间内被改制成原来型式，即改成研究固态热导率的一种典型设计。     

超导高频铜腔镀铌研究进展

随着粒子加速器超导高频技术的发展,超导高频腔的加速梯度与Q₀值已接近纯铌材料的极限。然而,相比纯铌材超导高频腔,铜镀铌腔具有热稳定性高、机械稳定性高、对于直流磁场不敏感、RF性能和热性能可分离、优化的BCS电阻等优点。但目前铜镀铌腔在中等加速梯度(10~15 MV/m)下有较为严重的Q值下降,而且随超导腔的频率增加其下降趋势增大。近年来,镀膜超导高频腔的研究热点主要集中在:①通过采用能量更高的沉积技术,如:高功率脉冲磁控溅射、阴极电弧法、电子束等离子体蒸镀法、激光脉冲沉积等方法,降低薄膜内缺陷,提高薄膜的致密度,薄膜与衬底的结合力;②通过研究薄膜中氧、氢等杂质含量对表面剩余电阻等的影响,进而分析引起Q值下降的原理;③研发性能更优的多层膜结构以及新型沉积方法等。铜镀铌腔在LEP、LHC等粒子加速器中已经得到应用,并且稳定运行多年,证明其工程应用的可靠性与实际意义。     

超导高频铜腔镀铌研究进展北大核心CSCD

随着粒子加速器超导高频技术的发展,超导高频腔的加速梯度与Q0值已接近纯铌材料的极限。然而,相比纯铌材超导高频腔,铜镀铌腔具有热稳定性高、机械稳定性高、对于直流磁场不敏感、RF性能和热性能可分离、优化的BCS电阻等优点。但目前铜镀铌腔在中等加速梯度(10~15 MV/m)下有较为严重的Q值下降,而且随超导腔的频率增加其下降趋势增大。近年来,镀膜超导高频腔的研究热点主要集中在:①通过采用能量更高的沉积技术,如:高功率脉冲磁控溅射、阴极电弧法、电子束等离子体蒸镀法、激光脉冲沉积等方法,降低薄膜内缺陷,提高薄膜的致密度,薄膜与衬底的结合力;②通过研究薄膜中氧、氢等杂质含量对表面剩余电阻等的影响,进而分析引起Q值下降的原理;③研发性能更优的多层膜结构以及新型沉积方法等。铜镀铌腔在LEP、LHC等粒子加速器中已经得到应用,并且稳定运行多年,证明其工程应用的可靠性与实际意义。     

高精度低温恒温器的研制

介绍了新的高精度低温恒温器的结构设计以及温度控制,并对其性能进行了测试,在13.8～273 K温度范围内,恒温器的均匀度为0.2 mK,波动度为±0.2 mK/30min.     

冷却钛蓝宝石晶体低温恒温器的设计与实验研究

针对一泵浦功率为100 W的钛蓝宝石激光器设计、制造了一套液氮低温恒温器.介绍了恒温器的主要特点,通过实验测量了恒温器的静态热负荷和冷板的温度特性,并验证了该恒温器能够很好的满足钛蓝宝石晶体的低温冷却要求.     

基于低温恒温器的温度波动抑制方法进展综述

高稳定度的低温环境对于低温研究与工程应用不可或缺,低温恒温器则是专用于构建此类低温环境的设备。如何掌握恒温器温度波动规律,改善高稳定度需求应用场景中恒温器的表现成为日益突出的问题。文章总结了国内外低温恒温器研究与应用现状的研究及目前基于低温制冷机的低温恒温器温度波动抑制方法研究。对比分析了不同类型低温恒温器在结构、冷源和性能上的差异,发现以制冷机为冷源的低温恒温器将在未来低温研究工作中承担更多的应用。     

北京正负电子对撞机重大改造项目(BEPCII)超导腔低温系统制冷压缩机的控制

在BEPCII超导腔低温系统中，压缩机控制的优劣直接关系到制冷机制冷性能的高低、压缩机耗能的多少以及超导腔能否稳定运行。通过分析LINDE制冷机控制的PLC源代码，深入研究制冷压缩机的控制方式，并在BEPCII超导腔低温系统的实际运行过程中改变控制目标，研究控制目标的改变对压缩机控制的影响。实验表明，压缩机控制的PID参数设置合理，性能可靠，完全满足BEPCII超导腔低温系统的要求。     

射频超导腔束管用无缝铌管工艺研究

传统射频超导腔用铌管是采用焊接管或冲压管,存在诸多缺点.因此研制了一种制备无缝铌管的新工艺.新工艺的要点是,采用轴向镦粗和轴向拔长与间歇锻造相结合的冷锻加工方式,有效地控制了加工过程中气体元素的污染而对铌管残余电阻率比率(RRR)的影响.采用800 ℃,1 h退火工艺保证管材具有晶粒尺寸大而均匀的再结晶组织.新工艺制备的无缝铌管的RRR值和综合力学性能均达到或超过了射频超导腔用铌管的技术指标.新工艺无缝铌管的性能比焊接管和冲压管优异,制造成本比焊接法和冲压法低,生产效率要高.     

短稳标准高Q值超导腔的研究

针对频率标准用超导腔的设计,通过理论分析及编程计算得到了影响微波腔指标的参数,并对不同温度下微波腔的品质因数（Q值）进行计算得到了温度变化曲线,通过此曲线可以确定达到指标所需要的温度。所设计的微波腔参数为：工作模式为TM₀₁₀模式,直径D为60mm,高度l为50mm,频率为4.4GHz,Q值在液氦温度4.2K时达到3.9×10⁷,在减压降温到2K时达到1.9×10⁹,实验结果与计算结果吻合。     

低温恒温器绝热性能对平衡氢三相点复现的影响研究

平衡氢三相点(13.803 3 K)是ITS-90规定的最低温度固定点,常用于标准套管铂电阻温度计的检定或校准。改进后的国家温度基准使用基于闭循环制冷机的低温恒温器提供准绝热环境,采用量热法进行密封式平衡氢三相点的复现实验。由平衡氢转化催化剂引起的三相点容器的预熔化现象以及实验组装的差异均会导致组件热容或系统热阻的变化,从而影响复现水平。建立了系统的传热模型,通过2次绝热条件不同的复现实验,测量了低温恒温器三相点组件的热容、绝热屏与三相点组件的热阻等参数,分析了低温恒温器绝热性能对平衡氢三相点复现的影响规律。结果显示,在复现开始前通过测量热阻并确认系统绝热性能良好,复现4个平衡氢三相点温坪的标准偏差优于0.1 mK。     

超导电力科学技术与低温技术研究的现状与进展

随着低温超导的发展,低温超导已在若干领域进入实际应用,而高温超导材料研究10余年来的巨大进步,高温超导的应用将步随其后。预计在21世纪前期,超导将进一步出现实用化、产业化契机,超导技术是通向未来高科技的道路。随着低温超导和高温超导技术的进一步发展,超导技术将进入一个新的应用超导的发展阶段,并对相应的低温技术提出了新的要求。超导技术的进步将进一步促进低温技术研究新热卢、的增长,并推动多学科的发展,从而迎接未来高科技发展的机遇与挑战。     

大型旋回破碎机腔型设计及优化

大型旋回破碎机属于采矿业作业的必备设备,承担着矿石初级破碎任务。随着采矿企业对采矿效率的进一步提高,原本的旋回破碎机腔型已无法满足企业发展要求,为此,进行大型旋回破碎机腔型设计并进行优化,以提高大型旋回破碎机运行性能,实现其综合效益。本文说明了大型旋回破碎机基本腔型设计及模型的建立,以及分析了其存在的不足及优化措施。