1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования
  4. № 11, 2023

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2023, № 11, стр. 78-83

Сверхпроводящий соленоид (7 Тл) с косвенным охлаждением криокулерами для терагерцового излучения

А. В. Брагин a, *, А. А. Волков a, b, В. В. Кубарев a, Н. А. Мезенцев a, b, О. А. Тарасенко a, С. В. Хрущев a, b, В. М. Цуканов a, b, В. А. Шкаруба a, b

a Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН
630090 Новосибирск, Россия

b Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (ЦКП “СКИФ”)
630559 Новосибирск, Россия

* E-mail: bragin@inp.nsk.su

Поступила в редакцию 01.12.2022
После доработки 10.02.2023
Принята к публикации 10.02.2023

Аннотация

Представлены результаты испытаний и рабочие характеристики сверхпроводящего соленоида с косвенным охлаждением на основе криокулеров, который будет использоваться на экспериментальной станции терагерцовой спектроскопии лазера на свободных электронах в Институте ядерной физики. Сверхпроводящий соленоид был рассчитан на магнитное поле 6.5 Тл при диаметре обмотки 102 мм и длине 0.5 м. Диаметр теплого канала 80 мм доступен для экспериментов по терагерцовой спектроскопии. Использовался сверхпроводящий провод Cu/NbTi = 1.4. В конструкции реализованы пассивные методы защиты при внезапном переходе в нормальное состояние за счет секционирования и вторичных связанных контуров. Требуемую однородность поля 0.5% обеспечивали применением железного ярма и дополнительных боковых обмоток. Криогеника соленоида основана на двух криокулерах Sumitomo HI. Соленоид и железное ярмо охлаждаются второй ступенью криокулера, с которой они соединены с помощью медных пластин. Подробно описана технология изготовления соленоида. Соленоид был испытан в погружном криостате с жидким гелием и собственном криостате. Его характеристики удовлетворяют требованиям экспериментальной станции. Полученное поле 7.3 Тл больше расчетного за счет переохлаждения криокулерами до 3.6 К. Магнитное поле измеряли как в погружном криостате при 4.2 К, так и в проектном криостате – результаты соответствовали проектным расчетам. Время охлаждения соленоида составляет 13 дней. Произошли только два перехода в нормальное состояние – при 5.6 и 7.3 Тл.

Ключевые слова: сверхпроводящий соленоид, терагерцовое излучение, косвенное охлаждение сверхпроводящего магнита, пассивная система защиты сверхпроводящего магнита, магнит с сильным магнитным полем.

Список литературы

  1. Kubarev V., Chesnokov E., Koshlyakov P. // Proc. 37th Int. Conf. on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves IRMMW-THz 2012, Wollongong, Australia, September 23–28, 2012. Thu-C-2-4.

  2. Kubarev V.V., Chesnokov E.N., Koshlyakov P.V. // Proc. 38th Int. Conf. on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves IRMMW-THz 2013, Mainz on the Rhine, 2013. Tu5-5.

  3. Chesnokov E.N., Kubarev V.V., Koshlyakov P.V. // Appl. Phys. Lett. 2014. V. 105. P. 261107.

  4. Chesnokov E.N., Kubarev V.V., Koshlyakov P.V., Kulipanov G.N. // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 101. P. 131109.

  5. Chesnokov E.N., Kubarev V.V., Koshlyakov P.V., Kulipanov G.N. // Laser Phys. Lett. 2013. V. 10. P. 055701.

  6. Chesnokov E.N., Kubarev V.V., Koshlyakov P.V. // Laser Phys. Lett. 2021. V. 18. Iss. 8. P. 085205.

  7. Chesnokov E.N., Kubarev V.V., Krasnoperov L.N., Koshlyakov P.V. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2020. V. 22. P. 20248.

  8. Bragin A.V., Khrushchev S.V., Kubarev V.V., Mezencev N.A., Tsukanov V.M., Sozinov G.I., Shkaruba V.A. // Phys. Procedia. 2016. V. 84. P. 82.

  9. Khrushchev S., Mezentsev N., Lev V., Shkaruba V., Syrovatin V., Tsukanov V. // Phys. Rev. Accel. Beams. Proc. IPAC-2014. WEPRI091. P. 4103. https://doi.org/10.18429/JACoW-IPAC2014-WEPRI091

  10. Bragin A.V., Bernhard A., Casalbuoni S., Fajardo L.G., Ferracin P., Grau A., Gusev Ye.A., Hillenbrand S., Khrushchev S.V., Poletaev I.V., Shkaruba V.A., Schoerling D., Syrovatin V.M., Tarasenko O.A., Tsukanov V.M., Volkov A.A., Zolotarev K.V., Mezentsev N.A. // IEEE Trans. App. Supercond. 2016. V. 26. Iss. 4. P. 4102504.

  11. https://www.ansys.com/

  12. Schoerling D., Antoniou F., Bernhard A., Bragin A., Karppinen M., Maccaferri R., Mezentsev N., Papaphilippou Y., Peiffer P., Rossmanith R., Rumolo G., Russenschuck S., Vobly P., Zolotarev K. // Phys. Rev. Accel. Beams. 2012. V. 15. № 4. P. 042401.

  13. Green M.A. // Cryogenics. 1984. V. 24. Iss. 1. P. 3.

  14. Green M.A. // Cryogenics. 1984. V. 24. Iss. 12. P. 659.

  15. Bragin A.V., Barkov L.M., Bashtovoj N.S., Grebenuk A.A., Karpov S.V., Okhapkin V.S., Pivovarov S.G., Popov Yu.S., Ruban A.A., Khazin B.I. // IEEE Trans. Appl. Supercond. 2010. V. 20. P. 2336.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал