高溫超導天線液氮冷卻裝置的製作方法

2023-05-15 11:39:46 2

專利名稱：高溫超導天線液氮冷卻裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬超導電子學領域，特別是一種高溫超導天線液氮冷卻裝置。
所謂高溫超導天線是指工作在液氮溫區(77K約－196℃)附近的超導天線，因而要求它既處於低溫超導狀態，又能把電磁能量有效地輻射出去。美國Chaloopka等人曾將超導天線放在一隻玻璃杜瓦瓶內的冷頭上獲得低溫，其電磁能量必須透過玻璃才能輻射出去，由於玻璃的介電常數和損耗都較大，電磁穿透性差，影響了超導天線的性能。後美國Rolert.J.Dinger等人利用半球形聚四氟乙烯天線罩代替玻璃瓶，並對它抽真空，使超導天線的性能有了很大改善，但因聚四氟乙烯的介電常數仍不夠小，電磁透明性還不夠理想，使超導天線的性能仍不夠好。
針對上述問題，本實用新型的目的在於提出一種全新結構的高溫超導天線液氮冷卻裝置，它既能提供低溫工作狀態，又具有優良的電磁透明性，使超導天線的性能優異，達到實用化。
本實用新型所述的高溫超導天線液氮冷卻裝置由冷卻容器、製冷劑、冷頭、超導天線、電纜、輻射窗等構成，其結構示意圖如圖1。冷卻容器17由外殼11和內容器10及其間的隔熱材料12組成，其內盛有製冷劑－－液氮16，以提供超導天線工作所需的低溫環境。冷卻容器17上設有液氮注入口14和氮氣排出口15，供注入液氮和排氣用；冷卻容器17的一個端面上開有一個口，冷頭1與開口處的內容器10的壁密封固定成一體，以防液氮洩漏。冷頭1由液氮致冷並由導熱性好的金屬材料製成；冷頭1的外壁上放置有超導天線2，由此超導天線就處在低溫工作狀態；輻射窗18置於冷卻容器17開口內並罩在超導天線2上，輻射窗由外筒3、內壓環5、外壓環6、內隔熱層7和外隔熱層8等組成，輻射窗18的內隔熱層7和外隔熱層8分別由內壓環5和外壓環6固定在外筒3上，外筒3又固定在內容器10的外壁上，其外筒3、內壓環5和外壓環6均採用導熱性差的非金屬材料如尼龍、聚氯乙烯、玻璃鋼等製成，而內、外隔熱層7、8均採用電磁透明性好的低損耗、低介電常數的泡沫材料如聚乙烯泡沫、聚苯乙烯泡沫等製成，以保證本實用新型的優良電磁透明性，內、外隔熱層間開有保護氣的入口4和出口9，由入口4通入液化點低於冷頭1溫度的流動的正壓常溫高純保護氣如氦氣、氮氣等，通入保護氣不僅可防止輻射窗結霜，該保護氣還可通過內、外隔熱層的微孔進入輻射窗的最裡層，在保護超導天線不被損壞的同時，還可防止裡層產生負壓而損壞輻射窗；電磁能量由電纜13饋入超導天線2，再通過輻射窗幾乎無耗地輻射出去。
採用本實用新型所述的高溫超導天線液氮冷卻裝置，不僅能保證超導天線處於超導工作所需的低溫狀態，比使用致冷機冷卻要廉價得多，而且具有優良的電磁穿透性，結構簡單、易於製作是一個性能優良的實用裝置。
附圖及

圖1本實用新型的結構示意圖圖中1冷頭；2超導天線；3外筒；4保護氣入口；5內壓環；6外壓環；7內隔熱層；8外隔熱層；9保護氣出口；10內容器；11外殼；12隔熱材料；13電纜；14液氮注入口；15氮氣排出口；16製冷劑液氮；17冷卻容器；18輻射窗。
實施例冷頭1由無氧銅製成，外筒3、內壓環5、外壓環6均採用尼龍材料製成，內隔熱層7和外隔熱層8均採用聚乙烯泡沫材料，冷卻容器17為雙層不鏽鋼容器，隔熱材料12採用聚胺脂泡沫，保護氣採用氦氣，超導天線2由LaAlO3基片上的YBCO超導薄膜光刻製成。由此製成的本實用新型其實測結果為超導天線溫度為79K，滿足超導工作條件，輻射窗口對電磁波衰減小於0.2dB。
權利要求1.一種高溫超導天線液氮冷卻裝置，由冷卻容器(17)、製冷劑液氮(16)、冷頭(1)、超導天線(2)、電纜(13)、輻射窗(18)組成，其特徵在於冷卻容器(17)由外殼(11)和內容器(10)及其間的隔熱材料(12)組成，其上設有液氮注入口(14)和氮氣排出口(15)，冷卻容器的一個端面上開有一口；冷頭(1)與開口處的內容器(10)的壁密封固定成一體；超導天線(2)放置在冷頭(1)的外壁上，並與電纜(13)相連；輻射窗(18)置於冷卻容器(17)開口內，並罩在超導天線(2)上，其內隔熱層(7)和外隔熱層(8)分別由內壓環(5)和外壓環(6)固定在外筒(3)上，外筒(3)固定在內容器(10)的外壁上，內隔熱層(7)和外隔熱層(8)間設有保護氣入口(4)和出口(9)，其間通有流動的保護氣。
2.如權利要求1的高溫超導天線液氮冷卻裝置，其特徵在於所述的輻射窗(18)(1)外筒(3)、內壓環(5)、外壓環(6)採用導熱性差的非金屬材料製成；(2)內隔熱層(7)和外隔熱層(8)採用電磁透明性好的低損耗、低介電常數的泡沫材料製成。
3.如權利要求1的高溫超導天線液氮冷卻裝置，其特徵在於所述的輻射窗(18)的內隔熱層(7)和外隔熱層(8)間的流動保護氣是液化點低於冷頭(1)溫度的正壓常溫高純氣體。
專利摘要本實用新型屬超導電子學領域，由超導天線、輻射窗及冷卻部分等組成。主要由於輻射窗採用了新的泡沫材料和新的雙層結構，並在其雙層結構間通有流動的高純保護氣，防止了結霜和損壞，使之具有優良的電磁透明性，對電磁波的衰減小於0.2dB。本實用新型不僅能提供超導天線工作所需的低溫，而且結構簡單，是一個性能優良的實用化的高溫超導天線液氮冷卻裝置。
文檔編號F25D3/10GK2178876SQ9323955
公開日1994年10月5日 申請日期1993年11月16日 優先權日1993年11月16日
發明者張其劭, 盧劍 申請人:電子科技大學