各种用户定制的超导磁体

各种用户定制的超导磁体


在很多情况下,市面上一些标准的磁体并本不能满足特殊实验对测试仪器的需求,特殊的实验需要特殊的磁体。AMI公司有这样一批优秀的工程师——您只需要将您的实验要求告诉他们,如果目前的技术允许,工程师们就能设计制造出世界上只属于您的磁体,这也是 AMI 公司区别于其它公司的一个本质特征。客户的各种设计要求让 AMI 公司的工程师天成长,工程师也帮用户实现了想法,因此,我们欢迎您提出自己的磁体要求,工程师将竭力使您的想法成为现实。

下列参数是我们在设计和制造超导磁体中必须知道的参数。

•  工作磁场大小

•  需要的磁场均匀度以及均匀区域尺寸

•  磁体的内孔径

如果您对其他参数,如磁体长度,磁体外径和磁体电流有限制的要求,AMI公司也可以满足,但这样将会导致磁体的设计不能处于优化状态,使其造价升高。联系我们以获得更加详细的资料。

实例一:超低温系统

在大多数运行在mk级别的超低温强磁场系统中,有两个主要部分:一个稀释制冷机插件和一个核退磁磁体系统。AMI公司能够密切联系那些从不同开发商购买稀释制冷机和磁场系统的用户。我们的工程师将仔细地检查客户提供的插件图纸,并根据该图纸来设计磁体系统。在后将磁体集成到系统中之前,我们会提供正式的图纸以确保安装集成时没有错误。单独购买磁体系统的客户能显著地节省成本,定制的系统能够很好地满足客户的实验要求。图中显示的是14T/9T双退磁系统。



对核退磁应用的磁体,需要在高场下有一个大的容积以安放将被退磁化的样品,(退磁化通常用一个铜线圈)。当样品处于磁场中,在被退磁化之前,He3-He4稀释制冷机通常被用于冷却样品。在退磁化的过程中,通过控制超导热开关,制冷机与样品没有热耦合。


为了实现这些操作,用于磁化铜线圈的高场磁体必需补偿,这样它才不会影响热开关和其他开关的操作,这样也不会在稀释制冷机的混和腔上产生涡流。这个区域本身也用于超低温实验。


这个应用的磁体系统是一个高场磁体,置零线圈,以及一系列补偿线圈安装集成在从主磁体延伸出的圆柱骨架上。稀释制冷机和实验本身位于补偿线圈区域,这里的磁场通常低于3mT,而主磁场为8T。在有些情况下,在补偿区域还会附加一个高均匀磁体,这样能允许用核磁共振技术来测量温度。


当需要温度时,需要用二级退磁。在这种情况下,PrNi5有时用在级,这样高温下能达到更高的冷却能力。级之后就是跟稀释制冷机消除热耦合和退磁化,然后是第二级消除热耦合和退磁化,这样就能达到更低的温度。稀释制冷机和磁体设计必须密切合作,以确保在超导热开关处合适的低磁场,以及磁体内合适的空间以保证能够容纳各种制冷机部件。


用户发现结合稀释制冷机和三矢量轴磁体系统是很有用的,尤其是在量子力学和其他纳米尺度的研究领域。

UCF Del Barco Group Research就是做这方面应用的用户。


实例二:半导体晶体退火

沿着(垂直)晶片表面的均匀磁场能够提供更好的产量,品质。磁场的操作参数对晶片生产商来说也是可调节的。在晶片还在高温的真空炉中退火时对其施加一个磁场。通常磁场的强度为2T。影响磁场强度的因素是高温炉,因为它必须放置在磁体孔径中。这样的系统运行在生产环境中,所以无液氦技术更加适合,它能避免生产人员对保持低温环境的日常维护。系统的可靠性,安全性和简单的用户操作界面都是计划设计和安装时需要考虑到的。其他方面氦包括方便地取出或安装高温炉,杂散场控制等。AMI有与半导体高温炉制造商合作的经验,可以提供的磁体系统带有很大的均匀磁场区域,快速可靠的无液氦冷却,强大的数控电源和工程资源,保证任何项目都能成功进行。


例三:医学和药学应用

AMI公司设计制造了一些不同类型的客户定制的磁体系统,用于医药领域的商业或研究应用。这种类型的大多数项目都是由大公司赞助的,涉及到在保护技术所有权的秘密。AMI公司非常重视客户对我们的信任,欢迎建立各种互助互利的长期合作关系。

目前正在进行的医用MRI系统是一个在杜瓦顶部以外20cm处均匀场为0.1T的磁体系统。虽然传统的液氦液氮杜瓦非常普片,设计和制造用一个制冷机传导冷却的无液氦磁体系统也是可以的。


实例四:定制的共振超导磁体系统

通常共振磁体要求很高的磁场均匀度和磁场的时间稳定度。根据不同的应用,磁场强度可以从 0.05T 到 21T。AMI公司已经制造了很多磁体,应用于磁共振成像(MRI),核磁共振(NMR),电子自旋共振(ESR)和离子回旋共振(ICR)等。

除了目前已经广泛使用的全身MRI系统,AMI制造了学多特殊MRI磁体系统。AMI也能设计和制造高精度的固体NMR,ESR和ICR磁体。在做这些市场的时候,AMI对选择合适的超导体材料,为特殊应用而采用的绕制和焊接技术等问题有足够的经验,能够作出正确的选择。图中显示的全身MRI系统的磁场强度分别是0.35T,0.5T和1T。所有的系统都安装有冷头,以降低液氦和液氮的损耗率。AMI能够生产完整的系统,包括磁体,杜瓦和控制电子设备。

American Magnetics instrument

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