恒温器的消磁方法技术

本发明专利技术涉及一种恒温器的消磁方法，包括：S100在恒温器的壳体上沿轴向或径向绕制多组线圈，多组线圈之间相互串联，得到串联后的线圈；S200将串联后的线圈与脉冲退磁机相连，利用脉冲退磁机对恒温器进行退磁，其中脉冲退磁机以预设的电压为工作电压；S300将串联后的线圈的两端与低频电源相连接，利用低频电源对恒温器进行消磁；S400检测恒温器预设位置的磁场，并判断是否满足预设要求，若是，则执行步骤S500；否则回到步骤S200，并将脉冲退磁机的工作电压以预设的电压衰减系数进行衰减后重新作为工作电压；S500将串联后的线圈的两端与低频电流相连接，利用低频电源对恒温器进行消磁。磁。磁。

【技术实现步骤摘要】
恒温器的消磁方法


[0001]本专利技术涉及恒温器消磁
，更具体地涉及一种恒温器的消磁方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术水平发展，先进自由电子激光装置(FEL)等对低温模组超导腔洁净近“零磁场”性能要求越来越高，高效能低温坡莫合金磁屏蔽是FEL低温模组重要组件，磁屏蔽工作温度2
‑
50K，需对地球背景磁场进行有效磁屏蔽，为超导腔创造近“零磁场”环境(≤5mGs甚至3mGs)。
[0003]超导腔洁净的零磁场环境和磁屏蔽的效能密切相关，磁屏蔽常用高磁导率磁性材料制作成球环状、框状、筒状等几何形状来“转移”邻近磁力线而达到洁净背景磁场目的；低频或静态磁场屏蔽设计原理是：利用高导磁率磁铁材料如纯铁、硅钢、坡莫合金等干扰磁场进行分路，使设备或系统工作区域的残余背景磁场大幅度减小并接近零磁场环境。
[0004]典型理想球形磁屏蔽腔结构磁力线走向和效能计算公式为：其中SE为磁屏蔽效能，μ
r
为外界磁场H对应的铁磁材料磁导率，t为球形腔体厚度，R为球性腔体半径。由上式可知，磁屏蔽效能直接与磁导率、腔体厚度和腔体半径等密切相关，单纯增加铁磁材料厚度性价比不高、而腔体半径受接口机械结构等限制也不能随意改变，因此只能通过增加磁导率的方式来增加磁屏蔽效能。
[0005]用于磁屏蔽的高磁导率软磁材料很多，坡莫合金是重要的一种，坡莫合金的磁导率与外界磁场密切相关，在极弱外界磁场下磁导率较高。因此如何消除外界磁场，以创造弱磁场环境，从而增加坡莫合金的磁导率是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种恒温器的消磁方法，以降低恒温器内的超导腔的电子束流附近空间的磁场，使其达到坡莫合金的最佳工作磁场。
[0007]基于上述目的，本专利技术提供一种恒温器的消磁方法，包括步骤：
[0008]S100：在恒温器的壳体上沿轴向或径向绕制多组线圈，其中，每组线圈均沿同一方向绕制，且多组线圈之间相互串联，得到串联后的线圈；
[0009]S200：将串联后的线圈的两端分别与脉冲退磁机的输入端和输出端相连接，利用脉冲退磁机对恒温器进行退磁，其中脉冲退磁机以预设的电压为工作电压；
[0010]S300：将串联后的线圈的两端与低频电源相连接，利用低频电源以预设大小的电流和电流衰减系数对恒温器进行消磁；
[0011]S400：检测恒温器预设位置的磁场，并判断预设位置的磁场是否满足预设要求，若是，则执行步骤S500；若否，则回到步骤S200，并将脉冲退磁机的工作电压以预设的电压衰减系数衰减后重新作为工作电压；
[0012]S500：将串联后的线圈的两端与低频电流相连接，利用低频电源以预设大小的电
流和电流衰减系数对恒温器进行消磁。
[0013]进一步地，当沿轴向绕制多组线圈时，多组线圈包括位于恒温器的壳体两端之间的多组中间线圈以及分别位于恒温器的壳体的两端的第一端部线圈和第二端部线圈，多组中间线圈依次串联，所述第一端部线圈和所述第二端部线圈与多组中间线圈可分离串联。
[0014]进一步地，多组中间线圈形成亥姆霍兹线圈结构。
[0015]进一步地，在步骤S200中，当沿轴向绕制多组线圈时，所述第一端部线圈和所述第二端部线圈与多组中间线圈脱离连接，多组中间线圈依次串联后与所述脉冲退磁机相连。
[0016]进一步地，在步骤S300中，当沿轴向绕制多组线圈时，所述第一端部线圈和所述第二端部线圈与多组中间线圈串联，所述第一端部线圈和所述第二端部线圈与所述低频电源相连。
[0017]进一步地，在步骤S300和步骤S500中，所述低频电源的电流的取值范围为0
‑
130A，电流衰减系数的取值范围为0.9
‑
1.0；所述低频电源的频率为0
‑
10Hz。
[0018]进一步地，在步骤S400中，预设的电压衰减系数的取值范围为0.5
‑
1.0。
[0019]进一步地，判断预设位置的磁场是否满足预设要求，具体包括：
[0020]判断预设位置的磁场的下降趋势是否趋于平稳，若是，则满足预设要求，否则不满足预设要求。
[0021]进一步地，在步骤S100中，多组线圈沿轴向或径向均匀布置。
[0022]进一步地，所述恒温器由碳素钢、合金钢或不锈钢材料制成；和/或
[0023]所述恒温器的壳体的形状为长筒形、长方体，且所述恒温器的壳体上设有若干维修法兰孔；和/或，
[0024]所述恒温器的壳体的厚度为1
‑
50mm。
[0025]本专利技术的恒温器的消磁方法，利用脉冲退磁机和低频电源对恒温器进行多次交替消磁，脉冲退磁机的工作电压以预设的电压衰减系数逐次衰减，可以使恒温器内的超导腔的电子束流附近空间的磁场下降到50mGs或100mGs以下，从而达到坡莫合金的最佳工作磁场。本专利技术采用的低频电源的电流为0
‑
130A且功率为5
‑
40kW，成本较低。
附图说明
[0026]图1为根据本专利技术实施例的恒温器的消磁方法的流程图；
[0027]图2为根据本专利技术实施例的恒温器沿轴向绕制多组线圈时的结构示意图；
[0028]图3为根据本专利技术实施例的恒温器沿径向绕制多组线圈时的结构示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图，给出本专利技术的较佳实施例，并予以详细描述。
[0030]低温模组包括恒温器、超导腔和磁屏蔽，恒温器为内部中空的筒状结构，超导腔和磁屏蔽均设于恒温器内部，磁屏蔽采用坡莫合金，用于对超导腔进行磁屏蔽，使其达到近“零磁场”环境。地球地表附近一般区域背景磁场的数量级为500mGs(南北向分量200
‑
400mGs、东西向分量0
‑
100mGs、垂直向分量100
‑
400mGs)，远超坡莫合金磁导率最大时的背景磁场(0
‑
100mGs甚至0
‑
50mGs)，为使坡莫合金的磁屏蔽效能尽量大，需要对恒温器进行消磁，使得恒温器内部的减弱，并在超导腔的电子束流附近空间的磁场达到或接近坡莫合金
的最佳工作磁场(0
‑
100mGs或0
‑
50mGs)。
[0031]恒温器经过机械加工后其表面残余磁场接近0
‑
20000mGs，因此，恒温器初步机械加工后要先经过热处理并降低部分表面残余磁场，然而最后一道精密机械加工工序使其结构尺寸符合设计要求后，其表面又产生0
‑
5000mGs数量级表面磁场，恒温器表面残余磁场空间散射和地球背景磁场经过恒温器屏蔽后，在超导腔的电子束流附近空间的磁场平均可达到200mGs(恒温器东西向放置时)或350mGs(恒温器南北向放置时)，为使其进一步减低至0
‑
100mGs或0
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种恒温器的消磁方法，其特征在于，包括步骤：S100：在恒温器的壳体上沿轴向或径向绕制多组线圈，其中，每组线圈均沿同一方向绕制，且多组线圈之间相互串联，得到串联后的线圈；S200：将串联后的线圈的两端分别与脉冲退磁机的输入端和输出端相连接，利用脉冲退磁机对恒温器进行退磁，其中脉冲退磁机以预设的电压为工作电压；S300：将串联后的线圈的两端与低频电源相连接，利用低频电源以预设大小的电流和电流衰减系数对恒温器进行消磁；S400：检测恒温器预设位置的磁场，并判断预设位置的磁场是否满足预设要求，若是，则执行步骤S500；若否，则回到步骤S200，并将脉冲退磁机的工作电压以预设的电压衰减系数衰减后重新作为工作电压；S500：将串联后的线圈的两端与低频电流相连接，利用低频电源以预设大小的电流和电流衰减系数对恒温器进行消磁。2.根据权利要求1所述的恒温器的消磁方法，其特征在于，当沿轴向绕制多组线圈时，多组线圈包括位于恒温器的壳体两端之间的多组中间线圈以及分别位于恒温器的壳体的两端的第一端部线圈和第二端部线圈，多组中间线圈依次串联，所述第一端部线圈和所述第二端部线圈与多组中间线圈可分离串联。3.根据权利要求2所述的恒温器的消磁方法，其特征在于，多组中间线圈形成亥姆霍兹线圈结构。4.根据权利要求2所述的恒温器的消磁方法，其特征在于，在步骤S200中，当沿轴向绕制多组线圈时，所述第一端部线圈和所述第二端部线圈与多组中间线圈脱离连接，多组中间线...

【专利技术属性】
技术研发人员：何永周，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：