近日，中科院合肥研究院等離子體所和中科離子醫學公司聯合研制的90度超導二極磁體圓滿完成測試，這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。

　　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風險隱患，大幅提高了超導二極磁體的運行穩定性。項目團隊在該磁體研制和測試中攻克了馬鞍形繞制、超臨界氦外冷卻系統設計等關鍵技術，90度超導二極磁體在超臨界氦外冷卻方式下的成功勵磁標志著此類超導二極磁體具備了下一步工程化應用的基礎。

　　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，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度超導二極磁體的成功研發，項目團隊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，對于未來質子治療小型化具有重要的意義。

　　圖1 超導二極磁體低溫測試數據

　　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