近日，中科離子和中科院等離子體物理研究所聯合研制的90度超導二極磁體圓滿完成測試，這也是國內首個實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新設計了采用超臨界氦強迫單向循環外冷卻低溫系統，為小型低溫冷氦氣循環獨立系統的研發奠定了基礎，確保超導二極磁體在旋轉工況下的低溫穩定運行，實現在高真空無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外冷卻低溫系統具有明顯優勢，可以保證冷卻通道中沒有氦氣聚集的危險，并且運行溫度的選擇不受氦沸點的限制。在磁體失超時不會產生大量的氦氣，避免了液氦浸泡超導磁體在旋轉過程中導致線圈盒內部壓力劇增產生的壓力安全隱患，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  (b)超導線圈

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作用，相關的成功經驗不僅僅可以用于質子醫療設備研發，在同步加速器環等領域也具有十分重要的應用價值。 

基于該90度超導二極磁體的研發成功，研究人員將進一步發展超導二極磁體的工程技術，為未來占領高端醫療器械國際市場，推動高端小型化質子治療裝置產業化發展積累技術基礎。