【摘 要】
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第二代高温超导材料具有高临界磁场、高临界温度、高电流密度等优势,促进了高温超导磁体广泛应用在核磁共振、磁共振成像、医疗加速器等高场强的仪器设备上,极大的开阔了高温超导磁体的应用前景。但当高温超导磁体在通电励磁或者置于背景磁场时,会产生屏蔽电流,屏蔽电流严重破坏磁场的均匀性和稳定性,影响高温超导磁体在核磁共振和磁共振成像等高精度设备上的应用,因此非常有必要开展高温超导磁体中屏蔽电流的特性研究。基于T
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第二代高温超导材料具有高临界磁场、高临界温度、高电流密度等优势,促进了高温超导磁体广泛应用在核磁共振、磁共振成像、医疗加速器等高场强的仪器设备上,极大的开阔了高温超导磁体的应用前景。但当高温超导磁体在通电励磁或者置于背景磁场时,会产生屏蔽电流,屏蔽电流严重破坏磁场的均匀性和稳定性,影响高温超导磁体在核磁共振和磁共振成像等高精度设备上的应用,因此非常有必要开展高温超导磁体中屏蔽电流的特性研究。基于T-A方程,从高温超导带材的临界电流密度出发,对高温超导磁体的电流密度进行了公式推导,并进一步在多物理场分析有限元软件COMSOL中建模与仿真,系统的研究了不同控制条件下高温超导带材中的屏蔽电流特性,主要包含有:(1)只施加交变的背景磁场;(2)只施加交变的传导电流;(3)施加了交变传导电流的高温超导带材同时处在交变的背景磁场中。进一步分析了传导电流和背景磁场的幅值对超导带材电流密度分布的影响规律。对高温超导磁体屏蔽电流引起的磁场衰减进行了数值分析,分别对有屏蔽电流情况下和电流密度均匀分布情况下高温超导双饼线圈中心产生的磁场进行仿真计算,进而得到屏蔽电流引起的磁场衰减,研究了屏蔽电流引起的磁场衰减和磁滞现象。对高温超导磁体屏蔽电流引起的磁场衰减进行了实验研究,绕制了高温超导双饼线圈,搭建了液氮77K条件下的实验测试平台,测量线圈的中心磁场和线圈的磁场常数,研究了屏蔽电流引起的磁场衰减和磁滞现象,并与仿真结果比较,验证仿真结果的正确性和实验的准确性。对消除屏蔽电流的方法进行了总结和介绍,考虑到线圈空间结构有限,对之前的振动线圈法进行改进,只在线圈外侧加入同轴线圈,搭建了改进的振动线圈法的实验平台,测量加入振动线圈前后线圈中心的磁场,得到改进的振动线圈法对消除屏蔽电流的影响,并进一步研究交流电流的幅值对消除屏蔽电流的影响规律。
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