近日，中科離子和中科院等離子體物理研究所聯(lián)合研制的90度超導二極磁體圓滿(mǎn)完成測試，這也是國內首個(gè)實(shí)現超臨界氦外冷卻的大型馬鞍形90度超導二極磁體。項目團隊在超導磁體傳導冷卻系統的基礎上創(chuàng )新設計了采用超臨界氦強迫單向循環(huán)外冷卻低溫系統，為小型低溫冷氦氣循環(huán)獨立系統的研發(fā)奠定了基礎，確保超導二極磁體在旋轉工況下的低溫穩定運行，實(shí)現在高真空無(wú)壓力聚集下的快速冷卻、低成本旋轉、快速多變勵磁等功能。 

圖1 超導二極磁體低溫測試數據

超臨界氦強迫單向循環(huán)外冷卻低溫系統具有明顯優(yōu)勢，可以保證冷卻通道中沒(méi)有氦氣聚集的危險，并且運行溫度的選擇不受氦沸點(diǎn)的限制。在磁體失超時(shí)不會(huì )產(chǎn)生大量的氦氣，避免了液氦浸泡超導磁體在旋轉過(guò)程中導致線(xiàn)圈盒內部壓力劇增產(chǎn)生的壓力安全隱患，大幅提高了超導二極磁體的運行穩定性。

圖2 (a)超臨界氦外冷卻超導二極磁體勵磁測試現場(chǎng)  (b)超導線(xiàn)圈

圖3 超導旋轉機架系統三維示意圖 

目前，該90度超導二極磁體用于質(zhì)子治療裝置旋轉機架系統。其成功研制可以使整體旋轉機架的重量減小46%，整體外部尺寸減小40%，對于旋轉機架系統的輕量化和小型化具有積極的推動(dòng)作用，相關(guān)的成功經(jīng)驗不僅僅可以用于質(zhì)子醫療設備研發(fā)，在同步加速器環(huán)等領(lǐng)域也具有十分重要的應用價(jià)值。 

基于該90度超導二極磁體的研發(fā)成功，研究人員將進(jìn)一步發(fā)展超導二極磁體的工程技術(shù)，為未來(lái)占領(lǐng)高端醫療器械國際市場(chǎng)，推動(dòng)高端小型化質(zhì)子治療裝置產(chǎn)業(yè)化發(fā)展積累技術(shù)基礎。