(57)【要約】  超伝導磁石コイルの電気的、機械的および熱的隔離方法と装置とが、内部の超伝導巻線と装置の外部との間の大きい電位差、約１０３〜１０６Ｖが存在する環境における超伝導磁石を含む。該方法および該装置はまた、絶縁エレメント、冷却エレメントおよび構造エレメントを含み、その結果、巻線ハウジング全体に入る高い熱流の存在にかかわらず、装置内部は超伝導に必要とされる極低温を維持可能である。最後に、装置が、重力と、伸縮接合および温度傾斜に起因するアセンブリのひずみまたは曲げを最小化するための安定化を含む、アセンブリに加わる他の力とに対する支持部のための構造エレメントを含む。これらの支持部は、電力、極低温冷却液、および他の供給リード線を磁気ヘッドに供給する装具を含み、熱的および電気的影響から隔離している。
2013507753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の超伝導磁石の電気絶縁、機械的支持を提供する方法であって、
１以上の誘電体材料層を用いて１つ以上の超伝導磁石を包囲し、１以上の導電性材料層を用いて１つ以上の誘電体材料層を包囲するステップであって、前記１以上の誘電体材料層は、全体で（１）と（２）の商より大きい絶縁耐力を有し、（１）は（i）と（ii）との間の最大電位差（電圧）であり、（i）は１つ以上の超伝導磁石であり、（ii）は１つ以上の超伝導磁石を包囲する１以上の誘電体材料層を包囲する１以上の導電性材料層であり、（２）は、１以上の誘電体材料層全体の厚さであるようなステップと、
１つ以上の超伝導磁石のために機械的支持を提供し、各磁石を、１つ以上の超伝導磁石を支持する構造の表面からある距離で保持するステップであって、（３）と（４）との間の最短距離は、（５）と（６）の商より大きくなり、（３）は、導電性材料の１以上の層の最外層であり、（４）は、１つ以上の超伝導磁石を支持する構造の表面であり、（５）は、（i）と（ii）との間の最大電位差（電圧）であり、（i）は１つ以上の超伝導磁石であり、（ii）は１つ以上の超伝導磁石を包囲する１以上の誘電体材料層を包囲する１以上の導電性材料層であり、（６）は、（３）と（４）との間の媒体（介在物質）の有効絶縁耐力であるようなステップとを含む方法。
【請求項２】
各超伝導磁石を、１以上の磁石支持装置を用いて１つ以上の超伝導磁石を支持する支持構造に連結するステップであって、磁石支持装置の１つ以上は導電性磁石支持装置であり、磁石支持装置の１つ以上は中空であり、１以上の供給コンジットが１以上の中空領域を通過することを可能にするステップと、
１以上の誘電体材料層を用いて、導電性磁石支持装置を包囲することによって、導電性磁石支持装置を電気絶縁するステップであって、１以上の導電性磁石支持装置を包囲する前記１以上の誘電体材料層は、全体で（７）と（８）の商より大きい絶縁耐力を有し、（７）は（i）と（ii）との間の最大電位差（電圧）であり、（i）は１つ以上の超伝導磁石であり、（ii）は１つ以上の超伝導磁石を包囲する１以上の誘電体層を包囲する１以上の導電性材料層であり、（８）は、１以上の導電性磁石支持装置を包囲する１以上の誘電体層全体の厚さであるようなステップとをさらに備える請求項１記載の方法。
【請求項３】
各超伝導磁石を、１以上の磁石支持装置を用いて１つ以上の超伝導磁石を支持する支持構造に連結し、磁石支持装置の１つ以上は誘電体磁石支持装置であり、磁石支持装置の１つ以上は中空であり、１以上の供給コンジットが１以上の中空領域を通過することを可能にする請求項１記載の方法。
【請求項４】
第１組の１つ以上の超伝導磁石を第２組の１つ以上の超伝導磁石に連結し、超伝導磁石の連結した群を形成するステップであって、前記超伝導磁石の群は１以上の連結装置に連結され、前記１以上の連結装置は、全体的に１以上の誘電体層で構成される第１材料、および１以上の誘電体材料層に包囲される１以上の導電性材料層から構成される第２材料から成る群から選択した材料から構成されるステップと、
超伝導磁石の群を、１以上の磁石群支持装置を用いて超伝導磁石の群を支持する支持構造に連結するステップであって、１以上の磁石群支持装置は中空であり、１以上の供給コンジットが１以上の中空領域を通過することを可能にし、前記磁石群支持装置は全体的に１以上の誘電体材料層で構成される第１材料と、１以上の誘電体材料層に包囲される１以上の導電性材料層とから構成される群から選択する第２材料から構成されるステップとをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
導電性材料および誘電体材料から成る群から選択される材料の１以上のコンポーネントを用いて１以上の超伝導コイルを包囲することによって、１つ以上の超伝導磁石の内部で１以上の超伝導コイル巻線への機械的支持を提供するステップであって、前記１以上のコンポーネントは１以上の超伝導コイル巻線のための１以上の巻線支持構造を設け、前記巻線支持構造はまた、１以上の超伝導コイル巻線のための１以上のフローチャネルを設け、ポンプ送給される冷却液が１以上の超伝導コイル巻線を冷却することを可能にするステップと、
１以上の巻線支持構造を、１以上の磁石支持構造装置を用いて１つ以上の超伝導磁石を支持する支持構造に連結するステップであって、磁石支持装置は、導電性材料および誘電体材料からなる群から選択された材料で構成されるステップとをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
導電性材料および誘電体材料から成る群から選択される材料の１以上のコンポーネントを用いて１以上の超伝導コイルを包囲することによって、１つ以上の超伝導磁石の内部で１以上の超伝導コイル巻線への機械的支持を提供するステップであって、前記１以上のコンポーネントは、１以上の超伝導コイル巻線のための１以上の支持構造を設けるようにしたステップと、
１以上の超伝導コイル巻線を、１巻き以上のケーブル・イン・コンジットの超伝導ケーブルを用いて構成するステップであって、前記超伝導コイル巻線内には１以上の中空領域を有するようにしたステップと、
１以上の超伝導コイル巻線を、前記超伝導ケーブル内で１以上の中空領域を通じてポンプ送給する冷却液を用いて冷却するステップとをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項７】
１つ以上の超伝導磁石を支持する方法であって、
前記１つ以上の超伝導磁石を支持する構造の直近の表面から２０ｃｍ以上の距離で１つ以上の超伝導磁石を機械的に隔離し、１以上の磁石支持装置を用いて支持するステップと、
１つ以上の超伝導磁石を１以上の誘電体層を用いて包囲し、該１以上の誘電体層を１以上の導電性体層を用いて包囲することによって、１つ以上の超伝導磁石を、高電界から電気的に隔離するステップであって、前記１つ以上の超伝導磁石は、１以上の超伝導巻線と、１以上の超伝導巻線に冷却液を供給することを可能にする１以上のコンポーネントと、１以上の超伝導巻線および１以上の超伝導巻線に冷却液を供給することを可能にする１以上のコンポーネントのための１以上の支持構造と、１以上の熱絶縁体層とを有するようにしたステップとを含む方法。
【請求項８】
１以上の導電性層と１以上の誘電体層との間に誘電体冷却液を供給することを可能にする１以上の誘電体コンポーネントを提供することによって、電気的および機械的に隔離した１つ以上の超伝導磁石を高い熱から熱的に隔離するステップをさらに含む請求項７記載の方法。
【請求項９】
１以上の超伝導巻線および、１以上の超伝導巻線に冷却液を供給することを可能にする１以上のコンポーネントのための１以上の支持構造の周りを柔軟な繊維で包装するステップと、
前記繊維を、エポキシ溶液およびケイ酸塩水酸化物溶液の群から選択した溶液を用いて処理するステップとをさらに含む請求項７記載の方法。
【請求項１０】
１つ以上の超伝導磁石コイルを熱的に絶縁することは、最外導電性層と前記１以上の誘電体層との間に放射線遮蔽層を組込むステップをさらに含む請求項７記載の方法。
【請求項１１】
超伝導コイル巻線支持構造装置であって、
導電性材料および誘電体材料から成る群から選択された１以上の材料層を有する上半分と、
導電性材料および誘電体材料から成る群から選択された１以上の材料層を有する下半分であって、前記上半分に結合した下半分と、
前記上半分と下半分に結合し、前記上半分および下半分は１以上の超伝導コイル巻線を包囲した１以上の磁石支持装置と、
１以上の電気的に絶縁された超伝導コイル巻線を包囲する１つ以上の超伝導磁石とを備える装置。
【請求項１２】
能動的にポンプ送給される冷却液が、コイル巻線を冷却するための１以上のフローチャネルをさらに備える請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記下半分にある複数の供給リード線に結合する１以上のオリフィスと、
前記ケーブルオリフィスに同軸な取付板と、
第１組の支柱からずらされた１以上の追加の支柱とをさらに備え、
前記支柱は、１以上のコイル半径に沿って下方に延びるようにした請求項１１記載の装置。
【請求項１４】
機械的および電気的に隔離された１つ以上の超伝導磁石装置であって、
１以上の超伝導材料の１巻以上で構成される１つ以上の超伝導磁石コイルと、
前記コイルのための１以上の第１冷却システムと、
前記コイルおよび前記第１冷却システムのための１以上の支持構造であって、支持構造の１つ以上はハウジングであるようにした支持構造と、
前記第１冷却システムおよび前記構造のための１以上の熱絶縁層と、
前記絶縁体または前記構造を包囲する１以上の誘電体層と、
前記絶縁体層を包囲する１以上の導電性層であって、前記導電性層は、前記磁石コイルヘッド容器の最外層であり、極低温容器およびそのコンポーネントから隔離されているようにした導電性層と、
包含される放射線遮蔽流体と連動する１以上の第２周囲温度冷却システムと、
１以上の磁石支持装置とを備える装置。
【請求項１５】
ケーブル・イン・コンジットのラザフォードケーブルの超伝導巻線をさらに備え、ケーブルの外側は電気絶縁体材料で覆われるようにした請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
中央のチャネル周りに編組まれた超伝導ワイヤをさらに備え、ケーブルの外側は電気絶縁体材料で覆われるようにした請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
高真空に保持され、金属化ナイロンから成る１以上の包囲層と、
気密性の金属空洞によって包囲された１以上の層と、
追加の熱絶縁層と、
シート状に包まれ、高強度繊維によって取り付けられたナノ多孔性ゲルから成る１以上の柔軟なシートとをさらに備える請求項１１記載の巻線支持構造。
【請求項１８】
巻線を真空に保持することを可能にする巻線支持構造のシールされた内部構造エレメントをさらに備える請求項１１記載の巻線支持構造。
【請求項１９】
誘電体冷却液がポンプ送給可能であるチャネルをさらに備える請求項１１記載の巻線支持構造。
【請求項２０】
固体の誘電体層の外側にエッチングされたチャネルをさらに備える請求項１１記載の巻線支持構造。
【請求項２１】
誘電体材料から構成されるチューブをさらに備え、
誘電体冷却液が、前記チューブを通ってコイルヘッドまで流れ、１以上の支持装置の１以上の中空部分を通じて流れるようにした請求項１１記載の巻線支持構造。
【請求項２２】
１つ以上の超伝導磁石コイルであって、前記１以上のコイルによって発生した磁力線が、最外の導電性コイルヘッド容器の外形に従うような形状を有し、位置決めされたコイルを備える、請求項１４記載の電気的に隔離した超伝導磁石。
【請求項２３】
実質的に楕円形状の小半径断面を有するコイルをさらに備える、請求項１４記載の電気的に隔離した超伝導磁石。
【請求項２４】
電気的に隔離した超伝導磁石システムであって、
１以上の磁石コイル、第１冷却システム、第１冷却システム容器、１以上の熱絶縁層、および１以上の誘電体層を有する超伝導磁石アセンブリと、
包含する放射線遮蔽流体と連動する第２近室温冷却システムと、
第１冷却システム容器およびそのコンポーネントから隔離した最外導電性容器と、
超伝導磁石アセンブリのための支持構造と、
電流を伝導する超伝導コイル巻線と、
超伝導コイル巻線を冷却するための循環流体と、
最外の導電性コイルヘッド容器に結合した高電圧電源と、
永久電流スイッチおよび超伝導コイル巻線に電気的に接続した低電圧電源とを備えるシステム。   
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（著作権表示）
本特許文献の開示部分は、著作権格納の対象となる題材を含む。著作権保持者は、特許商標庁のファイルまたは記録にもあるように、本特許文献または特許開示のいずれによる複製についても異議はない。ただし、それ以外の場合においては、いかなる著作権も全て保有する。
【０００２】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００８年９月２７日に出願した米国仮出願第６１／１００，７１７号の優先権の利益を主張する。開示内容は、参照により全体としてここに組込まれる。
【０００３】
本発明に係る実施形態は、一般に超伝導磁石に関し、特に極端な電気的、熱的傾斜（gradient）を有する環境で磁石を格納する方法に関する。本発明の実施形態は、電離放射線および超伝導材料へのその悪影響に対する強い耐性を有するように設計してもよい。
【背景技術】
【０００４】
本発明の電気的、熱的隔離能力は、運動エネルギーから電気エネルギーへの直接変換のような電磁流体力学的（以下「ＭＨＤ」）装置の分野に応用可能である。小型で中空のＭＨＤコンバータ装置は、ジェットやロケットの排気流の運動エネルギーを電気エネルギーに高効率に変換するために使用可能である。敏感な超伝導材料を過熱状態の排気流の周辺に格納することは、本発明に係る超伝導磁石（即ち、磁石コイル、コイル支持構造、冷却システムおよび熱絶縁体）の熱的および機械的隔離を用いたときのみ実用的である。
【０００５】
超伝導磁石の電気的、機械的、熱的隔離方法および装置は、超伝導磁石の設計、製作および動作に関する。より詳細には、超伝導磁石の電気的、機械的、熱的隔離方法および装置は、極端な電気的、熱的傾斜を有する環境で磁石を格納する方法に関する。種々の実施形態は、種々の形態の放射線（電離放射線を含む）およびそれの超伝導材料へのその悪影響に対する強い耐性を有するように設計してもよい。
【０００６】
ここでの開示内容は、強磁界を要する、高い熱もしくは大きな熱的傾斜、大きな電界もしくは大きな電界傾斜または種々の形態の放射線が存在する他のプロセスおよび装置にさらに適用される。
【０００７】
この発明は、核磁気共鳴（以下「ＮＭＲ」）および磁気共鳴影像法（以下「ＭＲＩ」）
にも適用され、本発明に従って構成された超伝導磁石は、より極端な電気的、熱的および放射線環境に耐えうる材料の分析および画像化する装置を可能にすることになる。本発明はまた、質量分析法の分野に応用可能である。本発明に係る超伝導磁石を使用して構築された質量分析器は、温度、振動および放射線被爆のより大きな動作範囲を有することになる。本発明はまた、高度な宇宙推進の分野に適用される。
【０００８】
最後に、本発明は、磁性材料隔離の分野に関し、処理中の材料から磁気エレメントを除去する非常に強い磁界を提供するのに使用することになる。ここで開示する１以上の実施形態に従って構成される磁石は、そのような装置に対してより大きい動作可能温度範囲を与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明のさまざまな実施形態に係る方法および装置は、冷却、熱絶縁、構造支持を提供するアセンブリ内部に格納する超伝導磁石のための設計であり、大きい電位差の電気絶縁も提供できる。ある実施形態において、種々の冷却方法は、極低温冷却を含む。当業者は、ここで開示する技術を用いて実装すると考えられる追加の冷却方法を容易に認識するであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態において、電気絶縁体は１以上の誘電体層を含む。いくつかの実施形態において、１以上の誘電体層は、セラミック、ガラス、ポリマー、または特定の応用に応じた他の適用可能な誘電体でもよい。超伝導磁石を隔離する１以上の誘電体層により、誘電体層の外側の導電性材料層を、超伝導コイル巻線、冷却システムおよび巻線ハウジングに対して高い電位に保持することが可能になる。
【００１１】
超伝導コイル巻線を包囲する最内層は、コイル巻線に対する構造支持部から成り、能動的にポンプ送給する冷却液のためのフローチャネルを兼ねてもよい。いくつかの実施形態において、充分低い熱伝導率を有する柔軟な低密度シリカベースの熱絶縁体層と接合した金属化ポリマー織物ラップの層（いくつかの実施形態では、反射性「超熱絶縁体」）を、誘電体層と構造支持層／冷却システム層との間で設ける。
【００１２】
３本以上の支柱は、超伝導磁石アセンブリを支持してもよく、重力や、動作中に磁石アセンブリに加わる他の力に対する支持を提供してもよい。これらの１本以上の支持支柱は、中空でもよく、冷却液の供給、電源供給または他の供給コンジットが通過する中空を設ける。種々の実施形態において、超伝導磁石アセンブリは、任意にトロイダル形状または他の適用可能な幾何的形状であってもよい。一実施形態において、外側の１以上の支持支柱層は、１以上の誘電体層でもよい。
【００１３】
磁石アセンブリの最外層が、高い熱流束または種々の形態の放射線に曝される場合、追
加の周囲温度冷却システムが、超伝導磁石アセンブリおよび関連するシステムに組込まれてもよい。一実施形態において、追加の周囲温度冷却システムは、誘電体冷却液と誘電体冷却液供給ラインを有し、最外の導電性層を、１以上の誘電体冷却液または誘電体冷却液供給ラインと接触して高い電位に保持してもよい。別の実施形態において、電気絶縁および１つ以上の超伝導電磁石の機械的支持を提供する方法は、１以上の誘電体層を用いて１つ以上の超伝導磁石を包囲するステップと、１以上の導電材料層を用いて１以上の誘電体層を包囲するステップとを含み、前記１以上の誘電体層は、全体で（１）と（２）の商より大きい絶縁耐力（dielectic strength）を有する。ここで（１）は（i）と（ii）の間の最大電位差（電圧）である。（i）は１つ以上の超伝導磁石であり、（ii）は１つ以上の超伝導磁石を包囲する１以上の誘電体層を包囲する１以上の導電性材料層である。そして（２）は、１以上の誘電体層全体の厚さであり、１つ以上の超伝導磁石に対する機械的支持を提供し、各磁石は、１つ以上の超伝導磁石を支持する構造の表面からある距離で保持される。その結果、（３）と（４）の間の最短距離は、（５）と（６）の商より大きくなる。ここで（３）は、導電性材料の１以上の層の最外層である。（４）は、１つ以上の超伝導磁石を支持する構造の表面である。（５）は、（i）と（ii）の間の最大電位差（電圧）である。（i）は１つ以上の超伝導磁石であり、（ii）は１つ以上の超伝導磁石を包囲する１以上の誘電体層を包囲する１以上の導電性材料層である。そして（６）は、（３）と（４）の間の媒体（介在物質）の有効絶縁耐力である。
【００１４】
他の実施形態において、本方法はまた、１以上の高誘電率（high-K）誘電体の最内層を設けるステップを備え、能動的にポンプ送給する極低温冷却液のためのフローチャネルとしても機能する。
【００１５】
他の実施形態では、１以上の超伝導電磁石の機械的支持、電気的隔離および熱絶縁のための方法が、超伝導電磁石巻線、巻線ハウジングおよび極低温冷却液を支持するステップ、上半分と下半分から構成される誘電体のトロイダル断面を含む１以上の層エレメントを隔離するステップと、１つ以上の超伝導磁石コイルを熱絶縁するステップとを含む。
【００１６】
該実施形態の他の種々の態様において、該方法は、上半分と下半分から構成される誘電体のトロイダル断面を含む１以上の層エレメントを絶縁するステップと、さらに水酸化物溶液中にケイ酸塩を溶解するステップとを含んでもよい。他の種々の態様において、該方法はまた、上半分と下半分から構成される誘電体のトロイダル断面と、トロイダル断面周辺の柔軟なガラス繊維を包囲するステップと、エポキシ溶液を有する前記繊維を処理するステップとをさらに含む１以上の層エレメントを隔離するステップを備えてもよい。ある態様において、該方法は、１つ以上の超伝導磁石コイルを熱絶縁することが、外側の層と前記誘電体層との間に放射線遮蔽層を組込むようなステップをさらに備える。
【００１７】
他の実施形態において、１以上の超伝導電磁石の電気絶縁および機械的支持を提供する
方法は、高反射率で低熱伝導率材料を含有する柔軟な低密度シリカベースの熱絶縁体層と結合した真空衝突した（impinged）金属化ポリマー織物ラップの１以上の層を設けるステップを備える。
【００１８】
他の実施形態において、超伝導磁石コイルが、高誘電率誘電体材料層と、高反射率で低熱伝導率の材料を含む柔軟な低密度シリカベースの熱絶縁体層と結合した金属化ポリマー織物ラップを設ける真空衝突した金属化ポリマー織物ラップの１以上の層と、熱絶縁体層とを備える。ある態様において、該実施形態はまた、銅マトリクスに含まれる個々のフィラメント、または多重の編組みフィラメントおよび追加の接合剤を有するより大きいケーブルを含む高誘電率誘電体材料層と、ケーブル・イン・コンジット（cable-in-conduit）のラザフォードケーブルの巻線であって、銅マトリクス内の超伝導フィラメントは、中央の銅チャネルの周りで編組まれ、外側ケーブルは、絶縁体材料で覆われている巻線と、真空衝突した金属化ポリマー織物ラップの層と、熱絶縁体層とを含む。
【００１９】
他の実施形態において、巻線支持構造は、コイル巻線に取り付けた上半分および下半分から構成されるステンレス鋼のトロイダル容器と、１以上のケーブルが、あるオフセットだけ隔離する前記下半分にある複数の供給リード線に連結した１以上のオリフィスと、前記ケーブルオリフィスに同軸の取付板と、第１組の前記支柱からずらされ、支柱が１以上のコイル半径に沿って下方に延びる１以上の追加の支柱とを備える。ある態様において、該実施形態はまた、高真空に保持される金属化ナイロンの１以上の周辺層と、気密性の金属空洞に包囲された１以上の層と、追加の熱絶縁体層と、シート状に包まれ高強度繊維により取り付けた柔軟なナノ多孔性ゲルの１以上の層とを含んでもよい。他の種々の態様において、該実施形態はまた、真空チャンバ内で巻線支持構造を有するハウジングを含み、内部真空を提供し、巻線を包囲する内部構造エレメントをシールする（seal）ハウジングを含んでもよい。他の種々の態様において、該実施形態は、冷却システムと、高い誘電体特性を備える冷却システムと、誘電体冷却液をポンプ送給するチャネルと、中空の誘電体層の外側にエッチングされたチャネルと、チューブがコイルヘッドに内側支持支柱の中空部分を通じて誘電体冷却液を提供する誘電体から構成される該チューブと、外側の金属層を包囲する磁力線の形状と共形になる（conform）小半径断面と、わずかに楕円形状の小半径断面を有するコイルとを含んでもよい。
【００２０】
図面および特許請求の範囲を含む、明細書の残り部分の参照は、本発明の他の特徴および利点を明確にする。本発明の更なる特徴および利点と、本発明の種々の実施形態の構造および動作とを、添付する図面に関して以下詳細に記載する。図面において、同等の参照番号は、同一または機能的に類似のエレメントを指す。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】チャンバ内での設置のために設計された本発明の一実施形態の内部および外部の３次元切断面図である。
【００２２】
【図２Ａ】大きい大半径／小半径比を有し、発生する磁界にコンフォーマル（共形）なコイル容器形状を有するトロイダル磁気コイルヘッドの断面図である。
【００２３】
【図２Ｂ】大きい大半径／小半径比を有し、発生する磁界にコンフォーマルであるコイル形状、外側のコイル容器のオフセットまたは伸長によって特徴付けられるコイル形状を有するトロイダル磁気コイルヘッドの断面図である。
【００２４】
【図２Ｃ】非円形の巻線断面を有し、発生する磁界にコンフォーマルなコイル容器形状を有し、コイルの内径の内側の容器表面で平坦になった「水滴」形状に特徴付けられるソレノイドタイプ磁石の断面図である。
【００２５】
【図３】本発明のトロイダル形状または多角形状の実施形態での使用に適する多重の巻線を有する小半径断面を図示する。多重の巻線は、平行に配線され、均一な電流密度を提供してもよく、または変化する電流（一次巻線とは相補的または反対の）によって、コイルハウジングの外側で磁界形状を制御してもよい。
【００２６】
【図４】図３のような小半径断面を有する本発明の実施形態のトロイダルコイルヘッドの切断面図である。
【００２７】
【図５Ａ】斜視図に示す本発明の多角形状（この場合、四角形）の実施形態の切断面である。
【００２８】
【図５Ｂ】図５Ａに示す形状の直線部分に沿った、具体的には、符号５０９の平面での中間点で、容器にコンフォーマルな発生磁界に適する小半径断面図を示す。
【００２９】
【図５Ｃ】図５Ａに示す形状の角で、具体的には、符号５０８の平面での容器にコンフォーマルな発生磁界に適する小半径断面図である。
【００３０】
【図６】発生磁界の重ね合わせおよび周辺の反磁性プラズマに起因する磁界にコンフォーマルな円形コイルの断面図を図示する。これは、小半径の中心に接合した線およびプラズマ表面での磁界の発散ベクトルに沿った外側のコイル容器のオフセットおよび伸張によって特徴付けられる。
【００３１】
【図７】電力供給ラインおよび熱的／電気的隔離コンポーネントの位置および設計を含む、トロイダルシステムの断面図を示す。
【００３２】
【図８Ａ】高温の外側熱流下で本発明の動作のために底部搭載の補助冷却システムを有するコイルヘッドの切断面図である。
【００３３】
【図８Ｂ】図８Ａに示す形状の小半径断面図の詳細な図を示す。
【００３４】
【図９】後部搭載のトロイダルコイル巻線の支持部を荷電粒子の衝突から遮蔽するのに適した電流通過コイルの配置を示す切断面図である。
【００３５】
【図１０】１つ以上の超伝導磁石の電気絶縁および機械的支持を提供するための方法フローチャートである。
【００３６】
【図１１】電気絶縁と１つ以上の超伝導磁石の機械的支持、および誘電体絶縁を提供する追加のステップをさらに備える方法フローチャートである。
【００３７】
【図１２】超伝導磁石とその最外容器との間の電気的隔離を提供するための方法フローチャートである。
【００３８】
【図１３】超伝導磁石と最外容器間との電気的隔離を提供するための方法フローチャートである。
【００３９】
【図１４】超伝導磁石と最外容器間との電気的隔離を提供するための方法フローチャートである。
【００４０】
【図１５】超伝導磁石と最外容器間との電気的隔離を提供するための方法フローチャートである。
【００４１】
【図１６】超伝導電磁石のための支持ロッドの電気的隔離、絶縁、機械的支持および機械的隔離を提供するための方法フローチャートである。
【００４２】
【図１７】超伝導磁石およびその支持構造の電気的隔離、絶縁を提供するための方法フローチャートである。
【００４３】
【図１８】１つ以上の超伝導磁石の機械的支持、電気的隔離および熱絶縁を提供するための方法フローチャートである。
【００４４】
【図１９】１つ以上の超伝導磁石の機械的支持、電気的隔離および熱絶縁を提供する追加のステップをさらに備える方法フローチャートである。
【００４５】
【図２０】１つ以上の超伝導磁石の機械的支持、電気的隔離および熱絶縁を提供する追加のステップをさらに備える方法フローチャートである。
【００４６】
【図２１】１つ以上の超伝導磁石の機械的支持、電気的隔離および熱絶縁を提供する追加のステップをさらに備える方法フローチャートである。
【００４７】
【図２２】１つ以上の超伝導磁石の機械的支持、電気的隔離および熱絶縁を提供する追加のステップをさらに備える方法フローチャートである。
【００４８】
【図２３】１つ以上の超伝導磁石の機械的支持、電気的隔離および熱絶縁を提供するための方法フローチャートである。
【００４９】
【図２４】１つ以上の超伝導磁石の機械的支持、電気的隔離および熱絶縁を提供する追加のステップをさらに備える方法フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
本発明の種々の実施形態に係る方法および装置は、１つ以上の超伝導磁石の機械的、電気的、熱的隔離の前述および他の既存の欠点を克服する。
【００５１】
本発明の一実施形態において、超伝導巻線は、円形の断面で放射状に巻かれており、双極子磁界を提供する。巻線は、銅マトリクス中の個々の超伝導フィラメントでもよく、または多重の編組みフィラメントと追加の銅接合剤とから構成されるより大きいケーブルでもよい。超伝導フィラメントは、高温タイプ（ＨＴＳＣ）でも低温タイプ（ＬＴＳＣ）でもよい。ＨＴＳＣ超伝導体が、熱流束に曝される実施形態において好ましいのは、ＨＴＳＣ巻線の臨界温度は高く、その後それらを冷却するのに要する入力電力が減少するからである。ＬＴＳＣ巻線は、放射線の影響下での耐久性という利点を示すが、より大きい冷却電力を要する。ある態様において、すべての実施形態は、超伝導巻線、巻線ハウジング、極低温冷却液および冷却液ハウジングを備える超伝導磁石を様々に含んでもよい。すべての実施形態はまた、超伝導磁石を包囲する誘電体材料を包囲する導電性材料を備える外側の金属層を含んでもよい。他のある態様において、一次電圧は、超伝導磁石と外側の金属層との間の電位差を含む。他の種々の態様において、実施形態は、外側の金属層と、支持ロッドも包囲する誘電体層とを包囲する周囲媒質を様々に含む。
【００５２】
ＬＴＳＣおよびＨＴＳＣフィラメントの両方の場合において、本発明の好ましい実施形態は、ケーブル・イン・コンジットのラザフォードタイプケーブルの巻線を利用し、銅マトリクス中の超伝導フィラメントは、中央の銅チャネルの周りで編組まれる。このチャネルは所望の極低温冷却液で充満しており、強制的な対流冷却を提供するように能動的にポンプ送給する。可能な冷却液は、液体ヘリウム、液体窒素、液体水素、超臨界ガスを含む種々の流体、およびその他多数の流体を含む。ここで流体は、分子が互いに自由に通過するような連続的で不定形の物質であり、容器の形をとりやすいと考えるものとする。これらのケーブルの外側は、ポリアミドのような耐久性のある電気絶縁体によって覆われる。
【００５３】
他の実施形態は、外部でポンプ送給する極低温冷却液によって冷却される中実の巻線、閉鎖循環極低温冷却器を経由して伝導によって直接冷却する巻線を含む。
【００５４】
完成した磁石巻線は、真空含浸（impregnation）下でエポキシと結合し、または特定の応用で要求されるように、ポリアミドを用いて再度包まれる。先述した実施形態において、このエレメントはトロイダル形状（ドーナツ型状）であり、数コイル半径に及ぶ内部冷却したラザフォードタイプのケーブルの正負のリード線を有し、電力および冷却液の流れを巻線に提供する。
【００５５】
巻線の外側で、その次の層は巻線支持構造から構成される。一実施形態において、これは、上半分と下半分から構成されるステンレス鋼トロイダル容器から成り、コイル巻線周りで合わせてボルト固定し、または溶接する。底半分にある２つの小さいオリフィスにより、供給リード線（冷却液および電力）は通過できる。
【００５６】
好ましい実施形態において、これら２つのケーブルは、１８０度隔てられる。支持支柱のための取付板は、ケーブルオリフィスに同軸であり、１対の追加の支柱は、第１組の支柱から９０度ずらされる。支持支柱の内部構造エレメントは、ここに取り付けられ、数コイル半径に沿って下方に延びる。種々の態様において、別の実施形態は、超伝導磁石を格納するトロイダル容器に支持支柱を溶接することを様々に含んでもよい。
【００５７】
鋼鉄支持構造を包囲するのは、金属化ナイロンと、金属化ポリマー織物ラップとの多重層であってもよい。これらは、容器内に格納され、容器の内側は、高真空に保持され、熱絶縁特性を提供する。一実施形態において、この層は気密性の金属空洞に囲まれ、該エリアは高真空に真空引きされる。別の実施形態において、アセンブリを、真空チャンバ内に格納するよう設計し、内部真空を提供するための設備を作るよう設計する。この実施形態で留意すべきは、巻線を包囲する内部構造エレメントはシールされ、その結果、少しの冷却液の漏出は、真空を破壊しない。
【００５８】
金属化した織物またはポリマー織物のラップ層は、追加の熱絶縁体層、例えば充分高いＲ値の発泡体またはシリカベースのブランケットによって包囲される。一実施形態は、充分低密度のナノ多孔性ゲルの柔軟なシートを利用する。これらは、シート状に包み、高強力繊維糸材料によって適切な位置で支えてもよい。
【００５９】
熱絶縁体層を包囲し、電気的隔離のために設計されたエレメントが付与される。これらは、上半分および下半分、または柔軟な誘電体の多重ラップから構成される誘電体のトロイダル断面から構成される。最大電気的隔離のために、一実施形態は、溶融シリカ（金属含有率の低いガラス）を二等分したものから構成される。これらは、二等分したものを合わせて融解することおよび圧力溶接することを含む多くの方法によって結合してもよい。この方法を採用する場合、超伝導材料は高温に大変敏感であるため、内側のコイル巻線を損なわないように大きな配慮が払われる。この過程の間、冷却チャンバを極低温冷却液で満たすことは、該巻線の熱劣化の可能性を最小限に抑えるための１つの方法である。
【００６０】
誘電体断面を結合する更なる方法は、水酸化物溶液中のケイ酸塩の溶解を含む。この溶液は、表面に塗布してもよく、固溶体の蒸発後、固体ケイ酸塩の結合剤が残る。別の実施形態は、トロイダル断面周りに、柔軟なガラス繊維の所望の厚さのラップを使用してもよく、エポキシまたはケイ酸塩水酸化物溶液を用いて処理し、任意の小さいオリフィスまたは細孔（pore）をシールする。追加の実施形態は、エポキシベースの誘電体、セラミックス、またはポリマーを使用してもよい。シリカとセラミックスが、高温および真空への適用に好ましいのは、ポリマーとエポキシは、加熱された場合、ガス放出して劣化しやすいからである。
【００６１】
本発明の一態様に従って、コイルヘッドの外側の層は、中実の金属エレメントであり、種々の波長の電磁波の影響に対抗するように設計されている。ラジオ波、軟Ｘ線および中間波長の電磁波は、この層に大部分が吸収される。外部表面を研磨することは、反射する電磁波の量を増加させ、および黒体放射率が増加するよう作用し、冷却を加速する。
【００６２】
別の実施形態が、外側の層での電磁負荷または対流熱負荷は大きく、追加の冷却システムを含む必要がある場合に要求される。コイルヘッドの外皮とグラウンドとの間の電気的隔離を保持するために、この冷却液は強い誘電体特性を有する必要がある。高度に精製した鉱油、フッ素化した炭化水素、シリコンベースの工業用変圧流体は、これらの要求を満たすが、それらに限定されない。電気的隔離を保持するためのベストモード材料が、シリコンベースの流体であるのは、鉱油が有するような燃焼の危険性を有しないからである。
【００６３】
別の実施形態において、外側の金属エレメントは、誘電体冷却剤を能動的にポンプ送給する小さなチャネルを含んでもよく、またはチャネルは、固体の誘電体層の外側にエッチングされ、金属−誘電体界面に沿って冷却液を提供してもよい。この実施形態に関して、留意しなければならないことは、固体の誘電体材料は、フッ素化炭化水素およびいくつかのポリマーのように、誘電体流体と害が生じるように相互作用しない。コイルヘッドに誘電体冷却液を提供するチューブは、支持支柱、具体的には超伝導ケーブルリード線を格納しない支持支柱の内側の中空断面を貫流する。このチューブはまた、グラウンド電位にあるポンプ送給システムへの導電性を避けるために、誘電体材料から構成される必要がある。
【００６４】
一実施形態において、中性子やガンマ線のような高流量の中性粒子線が期待される場合、設計は、外側の容器と誘電体層との間に放射線遮蔽層を組込むべきである。これは、コイルの小半径が１０ｃｍを超える大きい装置にのみ実用的である。この放射線遮蔽は、鉛のような濃厚金属またはホウ酸付加した炭素合成シートの形態でもよい。
【００６５】
一実施形態において、高流量の荷電粒子は、外側の金属層の形状が磁力線と共形になることを要求する。これは、装置の機械的ストレスを減らすだけでなく、より重要なことに、荷電粒子のジャイロ運動の旋回中心である磁力線の、金属表面へ終端する程度を制限することによって荷電粒子の衝突を減らす。
【００６６】
別の実施形態に従って、単一の隔離したコイル、好ましい小半径断面は、わずかに楕円形状であり、コイルの軸に対して内側に面する平坦になった側面を有する。コイルアレイに関して、または外部磁界の存在の下、断面図の形状は適宜変化することになり、小半径断面図は、外側の金属層を包囲する磁力線の外形と共形になる。
【００６７】
別の実施形態において、コイルヘッドは、多くの支持支柱に支持されるが、支持支柱の内部構造エレメントは中空であり、支持ケーブルおよび通過するコンジットのためのチャネルを設ける。このエレメントは、コイルヘッドの基礎となる層と類似の厚さの熱絶縁体層および誘電体層に覆われる。しかしながら、支柱に外部金属層はなく、コイルヘッドの最外の金属容器は、アセンブリの残りの部分から充分に電気絶縁できる。支柱は、熱絶縁ブッシングと伸縮ジョイントを組込む１組の支持リングに取付けられる。これは、過度の熱が内側のコイル巻線に伝導されるのを妨げる。下側のリングは、構造ベースおよび所望の位置にアセンブリを取り付ける手段、としての役割を果たす取付板に取り付けられている。
【００６８】
本発明の一実施形態において、電気絶体は、高誘電体セラミック層、ガラス層またはポリマー層を含み、アセンブリの最外の金属層を、コイル巻線に対して高い電位に保持する。ある態様において、充分低い熱伝導率の柔軟な低密度シリカベースの熱絶縁体層と結合した、真空衝突した金属化ポリマー織物ラップが設けられる。最内層は、コイル巻線および能動的にポンプ送給する極低温冷却液のためのフローチャネルを兼ねてもよい冷却システムのための構造支持部を設ける。該トロイダルコイルヘッドアセンブリは、３本以上の支柱に支持され、重力支持を提供する。これらの支柱は、中空であり、極低温コンジットおよび電源コンジットが通過してもよい空洞を設ける。支柱の最外層は、トロイダルコイルヘッドと対照的に、金属でなく厚い誘電体である。コイルヘッドの外側は、高い熱流に曝される場合、追加の近室温冷却システムが組込まれる。このシステムは、誘電体材料の冷却ラインおよび供給ラインを備え、その結果、コイルヘッドの外側は、冷却液との接触があるにもかかわらず高い電位に保持することができ、内側のアーク放電の危険性はない。
【００６９】
図１は、真空チャンバ内で設置のために設計された本発明の一実施形態の３次元切断面をさらに図示する。この実施形態は、双極子磁界を発生することを意図している。超伝導巻線１１０は、液体状またはガス状の冷却剤を包含する容器としての役割も果たす構造エレメント１０９に包囲される入力コンジット１１３によって、電流および冷却液を供給される。ある態様において、該冷却液は、極低温容器における極低温冷却液であってもよい。構造エレメントは、充分低温に保持する必要があるので、オーステナイト鋼合金が好ましい。該冷却液は、液体窒素、液体ヘリウム、または低温での相転移を妨げるのに充分な圧力下にある、超臨界ガスの様な液体ガスを含む種々の形態の１つでもよい。巻線に使用する材料の転移温度は１０Ｋ以下である場合、超臨界ヘリウムは好ましい選択肢である。
【００７０】
超冷却コイル巻線を伝導加熱から隔離するために、複数のシステムを採用する。多重の真空衝突したマイラー（mylar）シート（一般に「超絶縁体」として知られる）から構成される絶縁ブランケット層、またはエアロゾルのような低密度固体をこの目的で使用してもよい。絶縁層１０８は、コイルヘッドに付与され、構造エレメントを覆う。ある態様において、構造エレメント１０９は、種々の巻線ハウジングまたはコイルヘッド極低温容器１０９でもよい。他の種々の態様において、極低温容器１０９はクライオスタット１０９でもよい。熱絶縁体材料１１１はまた、構造支持ロッド１１２を覆う。該支持ロッド１１２はまた、クライオスタットとの伝導接触によって超冷却される。該支持ロッドは、熱絶縁体１０４によって周辺温度コンポーネントから隔離する必要がある。構造的完全性を提供するために、２つの支持リング１０２および１０３が、アセンブリの横方向の剛性を提供する。上方のリング１０２が「冷間リング」と呼ばれるのは、部分的に冷却エレメントと接触しているからである。ある態様において、冷却コンポーネントは、超冷却した極低温コンポーネントでもよい。下方のリング１０３は、「温間リング」とよばれ、周囲に近い温度にある。温間リングは、この実施形態において真空チャンバのポートにアセンブリを搭載するためのフランジシール１１４を有する基板１１５に取り付けられる。第２冷却システムが、アセンブリ表面近くの冷却した誘電体冷却液チャネル１０６から構成される。コイルヘッド１０５の金属外皮（鋼鉄、タングステン、チタン）とグラウンドとの間の電気的隔離を保つために、この冷却液は、強い誘電体特性を有する。高度に精製した鉱油、フッ素化した炭化水素、シリコンベースの工業用変圧流体は、これらの要求を満たす。シリコンベースの流体が好ましいのは、鉱油が有するような燃焼の危険性を有しないからである。この冷却液は、外側の容器の温度を室温に近い温度（７０℃未満）に保つのに充分な冷却機システムおよびヒートシンクシステムを通じてポンプ送給され、第１冷却システムへの冷却能を制限する。ある態様において、第１冷却システムは極低温でもよい。コイルヘッド容器１０５をグラウンドおよびコイル巻線から電気的に隔離するために、１以上の誘電体材料層１０７および１０１は、コイルヘッド上の熱絶縁体層１０８および支持部をそれぞれ包囲する。この材料の絶縁耐力は、比較的大きい必要がある。いくつかの実施形態において、該誘電体材料は、この層のために溶融シリカ（石英ガラス）でもよい。厚さは、保持する必要のある電圧によって決定する。いくつかの実施形態において、該誘電体材料は、約０．１ｃｍ〜５０ｃｍの範囲内の厚さであってもよい。コイルヘッド容器１０５と電気的グラウンドとの間の電位差（ｖ、電圧）は、絶縁耐力（Ｄｋ）と誘電体材料の厚さ（Ｌ）との積の関数として変化する。溶融シリカを使用するいくつかの実施形態において、コイルヘッドとグラウンドとの間の電位差５０ｋＶごとに約１ｃｍが要求される。コイルヘッド容器１０５は、外径１１６と内径１１７とをさらに有する。コイルヘッドアセンブリ１１８は、超伝導巻線１１０、クライオスタット／構造エレメント１０９、熱絶縁体層１０���、誘電体材料１０７、冷却誘電体冷却液チャネル１０６、およびコイルヘッド容器１０５を含む。
【００７１】
図２Ａを参照すると、図１に示すのと類似の形態のコイルヘッドの断面を図示している。これは、対称軸２０６周りで円形断面を有する超伝導体２０５のトロイダル巻線である。クライオスタット／構造エレメント２０４、熱ブランケット２０３、１以上の誘電体層２０２およびコイルヘッド容器２０１は、超伝導巻線を包囲し、類似の円形断面を共有する。これは、アセンブリの材料表面と、発生する磁力線との間の最大精度（conformality）を提供するために必要である。これは、装置上の機械的ストレスを減少させ、磁力線（荷電粒子のジャイロ運動の旋回中心である）の、荷電粒子の金属表面へ終端する程度を制限することによって荷電粒子の衝突を減少させる。プラズマまたは荷電粒子源に接触または近接して使用するシステムにとって、これが大変重要であるのは、冷却システムを凌駕する可能性のあるコイルヘッドの外部熱を減少させるからである。大きな大半径を有する密着（skinny）コイルのために、円形断面はこれらの要求を満たす。
【００７２】
別の実施形態において、比較的小さい大半径を有するより大きなコイルが、図２Ｂに図示するコイルの様に示され、対称軸２０７近くのコイルの内径内の磁力線は、コイルの反対側の接近によって圧縮され、円形断面はもはや理想的でない。この場合、円形断面コイル巻線２１３は、円形断面クライオスタット／構造エレメント２１２および熱絶縁体２１１に包囲されるが、１以上の誘電体層２１０は、外側にオフセットされてわずかに楕円形状であり、同様に外側にオフセットされる、磁界にコンフォーマルなコイルヘッド容器２０９に適合する。
【００７３】
別の実施形態において、円形でないコイル巻線の断面は、図２Ｃに図示する長方形のソレノイド２１８のように表される。ある態様において、クライオスタット／構造エレメント２１７は、巻線の断面形状と類似の断面形状を有することと、熱絶縁体２１６および１以上の誘電体層２１５のようなすべての外側の層は、磁界にコンフォーマルな外側のコイルヘッド容器２１４に類似の断面形状を有することとを提案する。図２Ｃに示すように、対称軸２０８近くのコイルの内側（内径に面する側）の面はほぼ平面であり、磁石の内径内で、実質上一定である磁界に適合する。熱的隔離層および電気的隔離層の厚さは、すべての点で、アセンブリの適切な動作に要求される最小値より大きい必要がある。
【００７４】
図２Ｃに図示するレイアウトは、コイルの内側の面により高速に熱を伝送しやすく、コイル巻線２１８とクライオスタット／構造エレメント２１７との選択加熱を付与する。これは、熱流が高温の場合、アセンブリの動作および寿命に対して有害でありえる。高温の熱流の場合、むしろ追加のコイル巻線を使用して、磁界が容器形状にコンフォーマルになるよう形成するのが好ましく、その逆ではない。
【００７５】
図３は、この概念を用いるコイルヘッドの小半径断面を示している。外側のコイルヘッド容器３０１は、１以上の誘電体層３０２および熱絶縁体層３０３のように近似的に円である。一次コイル巻線３１０は、構造エレメント３０５の内側に共に収納される３つの長方形巻線の群から構成される。超伝導巻線３０７および３０８から構成される２つの小さい「バッキングコイル」は、変化するアンペア数で動作し、他のコイルまたは電流によって外部から印加する磁界があるにもかかわらず、外側の容器にコンフォーマルな磁界を達成する（磁力線は容器表面で容器に平行である）。コイルアレイにおいて、すべてのエレメントのために円断面よりむしろ楕円を採用するほうが好ましい。これは、互いに近接するコイルの球形アレイの場合特に賢明である。バッキングコイルは、構造ブレース３０６で支持し、一次コイルおよびバッキングコイルを堅く支持する必要がある。
【００７６】
図４を参照すると、図３に示す断面図を有するトロイダル磁石が図示されている。長方形断面のコイル巻線４０４は、バッキングコイル４０３および４０２と同様、対称軸４０１に関して対称である。構造ブレースアレイ４０６が、一次コイルとバッキングコイルとの間で生じる力があるにもかかわらず、一次コイルとバッキングコイルとの間隔を維持する。中空の構造エレメント４０５は、アセンブリの主要な剛性を提供し、その上にクライオスタット／構造エレメント４０７、熱的隔離層４０８、１以上の誘電体層４０９およびコイルヘッド容器４１０を取り付ける。
【００７７】
軸に関して円対称でないコイルにとって、理想的な磁界精度（conformality）に対する小半径断面は、コイルの長さ方向に一定でない。図５Ａは、支持ロッド５０２を有する支持基盤５０３に搭載した四角形のコイルヘッド容器５０１の切断面図を示す。コイル巻線５０７は、クライオスタット／構造エレメント５０６および熱絶縁体層５０５のように、磁石の長さに沿って円形断面を維持する。１以上の誘電体層５０４と、コイルヘッド容器５０１とを含む外側の層は、一定でない断面を有し、磁界精度を維持する。
【００７８】
切断面５０９によって示す断面図において、好ましいレイアウトを図５Ｂに示すが、コイル巻線５１１の円形断面は、外側の容器５１０の断面と同じである。
【００７９】
図５Ｃに示すように、切断面５０８によって表示する角部分で、レイアウトを変更し、磁界精度を維持する必要がある。外側のコイルヘッド容器５１２の円形に近い断面のコイル巻線５１３の中心は、コイルの外側へ短い距離５１５オフセットされる（追加の幅は、図５Ｃに示す矢印方向と反対で、さらには図５Ａに示す平面５０８上の矢印方向と一致する）。さらに、切断面５０８の断面図の内側の短い部分５１４は平面化し、超伝導巻線の中心からより短い半径をもたらす。これら２つの平面の間の断面は、２つの端の線形結合であり、その結果、コイルの表面方向には不連続部分がない。クライオスタット／構造エレメント５１６は、超伝導巻線５１３を包囲および支持し、冷却目的のためのフローチャネルを設けてもよい。
【００８０】
図６を参照すると、反磁性プラズマ６０１の近接で磁界精度のために設計されたコイルヘッドの断面図が図示されている。中央の超伝導巻線６０８の断面は円形であり、問題のコイルがダイポールコイルである場合、軸６０２周りで対称である。クライオスタット／構造エレメント６０７および熱絶縁体６０６はまた、断面が円形であり、巻線と同心である。１以上の誘電体層６０４は、コイル端のプラズマ／磁界境界面に垂直である直線に沿ってオフセットされてわずかに楕円形状となり、同様にオフセットされる磁界コンフォーマルなコイルヘッド容器６０３に適合する。反磁性プラズマに起因する磁力線の圧縮が充分大きい場合、該コイルのプラズマに面する側の断面上の小さく平坦部分６０５を含み、該容器を用いて磁界精度を確実なものにする。
【００８１】
図７を参照すると、本発明の実施形態のコイルヘッド、支持部およびフィードスルーの断面図が示されている。円形の超伝導コイル巻線７０２が、軸７０１周りで対称であり、支持部は、図１のように配置する。クライオスタット／構造エレメント７０３を、２つの支持部上の中実の支持支柱エレメント７１３、および冷却液と電力とを供給するコンジットを格納する他の支持部上の中空支持支柱エレメント７０８に硬く取り付ける。熱絶縁体層７０７と、冷間リング７１０および温間リング７１１が構造剛性を提供する支柱取付板７０９のための鐘形のカバーに及ぶ誘電体シールド７０６とは、すべての支持支柱上にあり、低熱伝導率材料（一実施形態において隔離した鋼補強を用いる表面溶融エアロゾル）から構成される熱絶縁体７１６は、冷間リングを熱的に隔離する。供給コンジットハウジングの脚上で、真空絶縁したフィードスルーエレメント７１２は、冷間リングの下を通過したコンジットを包含する。３本の支持支柱のうち１本は、高電圧線７１４を格納し、コイルヘッド容器での荷電粒子の衝突により蓄積した電荷を排出し、またはコイルヘッド容器に、ある所望の電位（電圧）までバイアスをかけるのに使用する。高電圧線は、ガラス繊維を使用して、電気的に隔離しており、誘電体支持支柱外装７０６の表面の下に埋め込まれ、点７１５で外へ出る。
【００８２】
図８Ａは、図１の冷却システムに類似の付属冷却システムを有する円形コイルの切断面の詳細図を示す。コイル巻線８０１は、構造支持部８０２および構造ブレース８０３によって支持し、一連の冷却液ライン８０５は、コイル容器８０４からの近室温冷却を提供する。図８Ｂに図示するコイルの２次元小半径断面図が、この付属冷却システムは、第１熱ブランケット８０８の外側にあり、コイル巻線への熱伝導率を減少させる熱絶縁体層の外側の平衡温度を下げることによって絶縁システムの熱負荷を減少させることを示す。これは、誘電体層と外側のコイル容器の間に位置するライン８０９を通過する、先述した種類の連続流体８０５によって達成する。この実施形態において、これらのラインは、コイルの底のみに位置し、伝導は、冷却液に伝わるコイルの先端に入る熱流のために期待される。これは、２つの手段によって達成する。第１に、外側のコイル容器８０４は、コイルの先端より底が厚く、下側の断面の、より大きな熱容量に起因する大きな熱伝導をもたらす。第２に、一実施形態における銅のような非常に大きい熱伝導を有する層８０６が、冷却液ラインに取り付けられ、コイルの先端まで及ぶ。他の実施形態において、該冷却液ラインは、この実施形態のように、表面の一部に渡ってだけでなく、コイルの表面全体に位置してもよい。充分な熱流の適用の際、熱絶縁体層によって各々隔離した複数の付属冷却システムを有することが必要である。一実施形態において、充分な付属冷却システムが付与され、一次熱絶縁体層の外側の表面が約７０℃（３４３Ｋ）を超えるのを妨げる限り、平衡表面温度は（タングステンで２５００Ｋ付近）、材料をベースとしてできるだけ高い。
【００８３】
第２の種類のバッキングコイルの配置は、図９に切断面の詳細図に示される。このコイル巻線の配置は、発生磁界と支持ロッドとの間の部分的磁界精度を可能にするよう設計され、エネルギー粒子源またはプラズマの近くで格納される場合、支持支柱の誘電体外装での荷電粒子の衝突頻度を減少させる。一次コイル巻線９０１は、支持支柱の軸方向に双極子場を発生する小さいソレノイドコイル９０２の側面に配置される。小さいソレノイドコイル巻線はまた、一次コイルと同様に、絶縁体、誘電体、および冷却エレメントの内部にある必要がある。中空領域９０３が付与され、一次コイルのための極低温冷却液および電力供給ラインが通過することが可能になる。
【００８４】
別の実施形態において、１つ以上の超伝導電磁石の電気絶縁、熱絶縁および機械的支持を提供する方法を、図１０に示すように提供する。１以上の超伝導電磁石の電気絶縁と機械的支持を提供する方法（１０００）は、次のステップを順不同で含む。超伝導巻線、巻線ハウジング、極低温冷却システム、冷却システムハウジングを、（１）と（２）の積より大きい絶縁耐力をもつ誘電体材料層を用いて電気的に絶縁するステップ（１００１）を含む。ある態様において、（１）は、（i）超伝導巻線、巻線ハウジング、極低温冷却システムおよび冷却システムハウジングと、（ii）超伝導巻線、巻線ハウジング、極低温冷却システムを包囲する誘電体材料を包囲する導電性材料の最外面との間の電位差である。他の態様において、（２）は誘電体材料の厚さである。上述の方法で見出せる別のステップにおいて、多重支持ロッドによってチャンバ内で機械的に格納する超伝導巻線と巻線ハウジングと極低温冷却システムと冷却システムハウジングとを機械的に支持すること（１００２）が提供される結果、（３）誘電体の最外面と（４）チャンバ壁の最深面との距離は、下記（５）と下記（６）の商より大きくなる。いくつかの態様において、（５）は、（i）超伝導巻線、巻線ハウジング、極低温冷却システム、冷却システムハウジングと（ii）誘電体材料ハウジングの最外面との間の電位差である。別のステップにおいて、誘電体材料層を用いて絶縁棒を絶縁すること（１００３）が提供される。他の種々の態様において、（６）は、（i）誘電体材料ハウジングの最外面を包囲する媒質の有効絶縁耐力、および（ii）一次電圧と誘電体層の厚さの積より大きい絶縁耐力を有する誘電体材料層を用いて支持ロッドを絶縁する媒質の有効絶縁耐力である。
【００８５】
図１１に示す別の実施形態において、１以上の超伝導電磁石の、電気絶縁、熱絶縁、機械的支持を提供する方法（１１００）は、図１０に示すようなステップ全てに加えて、１以上の高誘電率誘電体材料層の最外層を設けること（１１０４）をさらに含む。ある態様において、１以上の高誘電率誘電体材料層は、能動的にポンプ送給する極低温冷却液のための１以上のフローチャネルとしても作用するコイルのための支持構造構造に結合してもよく、高反射率で低熱伝導率材料を包含する柔軟な低密度シリカベースの熱絶縁体材料層と接合した、真空衝突した金属化ポリマー織物ラップの１以上の層を設ける。他の種々の態様において、１以上の高誘電率誘電体材料は、上記１以上の構成における他の実施形態において作用する構造支持構造を形成してもよい。
【００８６】
図１２に示すような別の実施形態において、１以上の超伝導電磁石の電気絶縁、熱絶縁、機械的支持を提供する方法（１２００）が、超伝導コイルを最外容器から電気的に隔離するステップ（１２０１）と、支持構造を包囲する１以上の誘電体層を設けるステップ（１２０２）とを順不同で備える。
【００８７】
図１３のフローチャートで示すような他の態様において、図１０の方法を提供してもよく、指示構造を包囲する１以上の誘電体層は、極低温容器である。他の種々の態様において、１以上の誘電体層自身は、クライオスタット／構造エレメントであってもよい。
【００８８】
図１４に示すような他の種々の態様において、図１０の方法を提供してもよく、１以上の誘電体層は、約２５０，０００Ｖ（２５０ｋＶ）の最大電圧に充分耐える。
【００８９】
図１５に示すようなある態様において、図１０の方法を提供してもよく、１以上の誘電体層は、最小約０．５ｃｍ〜最大約５０ｃｍの厚さを有する。
【００９０】
図１６に示すような別の実施形態において、超伝導電磁石巻線、巻線ハウジング、極低温冷却液を支持する１つ以上の超伝導電磁石の機械的支持、電気的隔離、熱絶縁のために提供される方法（１６００）は、図１０のステップと、さらに順不同で、支持構造を包囲する１以上の誘電体層を設けることにより、最外容器から超伝導コイルを電気的に隔離するステップ（１６０１）と、誘電体材料層を用いて、超伝導巻線、巻線ハウジング、冷却システムおよび冷却システムハウジングを電気的に絶縁するステップ（１６０２）と、多重の支持ロッドによってチャンバ内で超伝導巻線、巻線ハウジング、冷却システムおよび冷却システムハウジングを機械的に支持するステップ（１６０３）と、誘電体材料層を用いて支持ロッドを絶縁するステップ（１６０４）とを含む。
【００９１】
図１７に示すような別の実施形態において、超伝導巻線、巻線ハウジング、冷却システム、冷却システムハウジングを隔離し、支持し、絶縁するためのステップ（１７００）は、支持構造を包囲する１以上の誘電体層を設ける最外容器から超伝導コイルを電気的に隔離すること（１７０１）と、誘電体材料層を用いて超伝導巻線、巻線ハウジング、冷却システム、冷却システムハウジングを絶縁すること（１７０２）と、誘電体材料層を用いて、支持ロッドを絶縁すること（１７０３）とを含む。ある態様において、該支持構造は支持ロッドであってもよい。他の種々の態様において、該チャンバは１以上の誘電体層を含み、支持構造を形成してもよい。
【００９２】
図１８に示すような別の実施形態において、超伝導巻線、巻線ハウジング、冷却システム、冷却システムハウジングを３重絶縁（tri-isolating）するためのステップ（１８００）は、１以上の超伝導巻線、巻線ハウジング、冷却システムを機械的に支持すること（１８０１）と、超伝導巻線、巻線ハウジング、冷却システムを電気的に隔離すること（１８０２）と、１つ以上の超伝導磁石コイルを熱絶縁すること（１８０３）とを含む。
【００９３】
図１９に示すような別の実施形態において、図１０のステップはさらに、１以上の中空の支柱によって巻線ハウジングを構造的に支持するステップ（１９０４）を含む。ある態様において、該方法は、供給コンジットが貫流してもよい中空を含む構造エレメントを利用する。
【００９４】
図２０に示すような他の種々の態様において、該方法は、順不同で、上半分と下半分から構成される誘電体のトロイダル断面を含む１以上の層エレメントを隔離するステップ（２００４）をさらに含んでもよい。
【００９５】
図２１のフローチャートに示すような他の種々の態様において、該方法は、図２０で示すステップに加えて、エポキシ溶液を用いて繊維を処理するための方法を提供するステップ（２１０５）をさらに含んでもよい。
【００９６】
図２２に示すような他の種々の態様において、該方法は、図２０のステップに加えて、ケイ酸塩水酸化物溶液を用いて繊維を処理するステップ（２２０５）を様々に含んでもよい。
【００９７】
図２３に示すように、代替の実施形態が提供されるが、１つ以上の超伝導磁石コイルを熱絶縁するステップが含まれ、外側の層と誘電体層との間で放射線遮蔽層が付与される（２３０３）。さらに、該方法はまた、順不同で、１以上の超伝導巻線、巻線ハウジング、冷却システムを機械的に支持するためのステップ（２３０１）と超伝導巻線、巻線ハウジング、冷却システムを電気的に隔離するためのステップ（２３０２）とを含む。
【００９８】
図２４に示すような別の実施形態において、方法は、図１８に示す順不同のステップに加えて、高反射率で低熱伝導率の材料を含む、柔軟な低密度シリカベースの熱絶縁体層と接合した、真空衝突した金属化ポリマー織物ラップの１以上の層を設けるステップを備える。
【００９９】
別の実施形態において、装置は、３層を有する超伝導磁石コイルによって構成される。第１層は、高誘電率誘電体材料から構成される。第２層は、高反射率で低熱伝導率材料を含む柔軟な低密度シリカベースの熱絶縁体層と接合した、真空衝突した金属化ポリマー織物ラップの１以上の層を設ける真空衝突した織物ラップから構成される。第３層は、熱絶縁体から構成される。該装置の超伝導磁石コイルは、銅マトリクスまたは多重の編組みフィラメントと追加の接合材料とから構成される、より大きいケーブルに包含される個々のフィラメントを含む高誘電率誘電体材料層を有することがある。この装置の実施形態の代替は、ケーブル・イン・コンジットのラザフォードケーブルの巻線を有する。これらのケーブルは、中央銅チャネル周りで編組まれる銅マトリクス内の超伝導フィラメントを有する。これらの外部ケーブルは、絶縁体材料と、真空衝突した金属化ポリマー織物ラップ層と、熱絶縁体層とに覆われる。
【０１００】
別の実施形態において、コイル巻線に取り付けられる上半分と下半分を含むステンレス鋼トロイダル容器から構成される巻線支持構造を備える装置が提供される。他の種々の態様において、該装置はまた、１以上のケーブルが１８０度隔てられた下半分で複数の供給リード線と結合する１以上のオリフィスを有してもよい。ある態様において、それはまたケーブルオリフィスに同軸な取付板を有する。最後に、該実施形態の別の態様は、１以上のコイル半径に沿って下方向に延びる支柱と共に、第１組の支柱から９０度ずれる１以上の追加の支柱を含む。該実施形態のこの態様における他の種々の態様において、巻線支持構造は、高真空に保持される金属化ナイロンの１以上の包囲層と、気密性の金属中空によって包囲される１以上の層と、追加の熱絶縁体層と、シート状に包まれ、高強度繊維によって取り付けたナノ多孔性ゲルの１以上の柔軟なシートとを有する。
【０１０１】
別の実施形態において、巻線支持は、真空チャンバ内に格納され、内部真空を提供し、その結果、該巻線を包囲する内部構造エレメントはシールされる。さらに、該巻線支持構造は、冷却システムを有する。該巻線支持構造の冷却システムは、高誘電体特性を有する。該支持構造は、冷却液をポンプ送給するチャネルを有することがある。チャネルは中空の誘電体層の外側にエッチングされる。該巻線支持構造は、内部支持支柱の中空断面を通じてコイルヘッドに誘電体冷却液を提供する誘電体材料から構成されるチューブを有することがある。該巻線支持構造はまた、外側の金属層を包囲する磁力線の外形と共形になる小半径断面を包含することがある。該巻線支持構造は、わずかに楕円形状の小半径断面を有するコイルを備えることがある。
【０１０２】
一実施形態において、超伝導コイルを内部に格納するアセンブリは、極低温冷却、構造支持、および高ポテンシャル電気的隔離を提供する。電気的隔離は、高誘電率セラミック、高誘電率ガラスまたは高誘電率ポリマーの層から構成され、その結果アセンブリの最外金属層を、コイル巻線に対して大きい電位差に保持してもよい。シリカベースの「エアロゾル」ブランケットと連結した真空衝突したマイラー包装は、充分低い熱伝導率を有する熱絶縁体を設ける。コイルのための構造支持部から構成される最内層は、能動的にポンプ送給する極低温冷却液のためのフローチャネルを兼ねてもよい。トロイダルコイルヘッドアセンブリは、３本以上の支柱に支持され、重力支持を提供する。これらの支柱は、中空であり、極低温供給コンジットおよび電源供給コンジットが通過する空洞を設ける。トロイダルヘッドコイルと対照的に、該支柱の最外層は、金属でなく厚い誘電体である。コイルヘッドの外側が高い熱流束に曝される場合、追加の近室温冷却システムが組込まれてもよい。このシステムは、誘電体材料の冷却ラインおよび供給ラインを備え、その結果、コイルヘッドの外側は、冷却液との接触があるにもかかわらず高い電位に保持することができ、内側のアーク放電の危険性はない。
【０１０３】
本発明の別の実施形態において、超伝導巻線は、円形の断面で放射状に巻かれており、双極子磁界を提供する。該巻線は、銅マトリクス内の個々の超伝導フィラメントを有し、または多重の編組みフィラメントと追加の銅接合剤とから構成される、より大きいケーブルを有する。超伝導フィラメントは、高温（ＨＴＳＣ）タイプ、または低温（ＬＴＳＣ）タイプを備えてもよい。ＨＴＳＣ超電導材料が、より高い熱流に曝される実施形態において好ましいのは、ＨＴＳＣ巻線のための臨界温度はより高く、その後冷却するために要求される入力電力が減少するからである。ＬＴＳＣ巻線は、放射線の影響下での耐久性という利点を提供するが、より大きい冷却電力が要求される。ＬＴＳＣおよびＨＴＳＣフィラメントの両方の場合において、本発明の好ましい実施形態は、ケーブル・イン・コンジットのラザフォードタイプケーブルを利用し、銅マトリクス中の超伝導フィラメントは、中央銅チャネル周りで編組まれる。このチャネルは、所望の冷却液で充満し、強制的な冷却を提供するように、能動的にポンプ送給する。可能な冷却液は、液体ヘリウム、液体窒素、および超臨界ガス、およびその他多数を含む。これらのケーブルの外側は、ポリアミドのような丈夫な電気絶縁体で覆われている。他の実施形態は、外部にポンプ送給する極低温冷却液によって冷却する中実の巻線と、閉鎖循環極低温冷却器を用いる伝導によって直接冷却する巻線とを含む。
【０１０４】
別の実施形態において、完成した磁石巻線は、真空含浸下でエポキシと結合し、または特定の応用において要求されるように、ポリアミドに再度包まれる。先述した実施形態において、このエレメントは、トロイダル形状（ドーナツ型状）であり、内部冷却した数コイル半径に及ぶラザフォードタイプのケーブルの正負のリード線を有し、その結果、電力および冷却液の流れを巻線に提供する。
【０１０５】
別の態様において、巻線の外側で、次の層は、巻線支持構造から構成される。一実施形態において、これは、該コイル巻線周りでボルトで留め、または溶接した上半分と下半分とから構成されるステンレス鋼トロイダル容器から構成される。底半分の２つの小さなオリフィスにより、供給リード線（冷却液および電力）が通過する。好ましい実施形態において、これら２つのケーブルは、１８０度隔てられている。支持支柱のための取付板は、これらのケーブルオリフィスに同軸であり、２つの支柱は、第１組から９０度ずらされる。支持支柱の内部構造エレメントは、ここに取り付けられ、下側に数コイル半径延びる。
【０１０６】
ある態様において、鋼支持構造を包囲するのは、金属化ナイロン（マイラー）の多重層であってもよい。これらは、高真空に保持され、熱絶縁特性を提供する。一実施形態において、この層は、気密性の金属の中空に囲まれ、該エリアは、高真空に真空引きされる。別の実施形態において、該アセンブリは、真空チャンバ内に格納するよう設計され、内部真空を提供するよう設定することが要求される。この実施形態で留意すべきは、巻線に包囲される内部構造エレメントはシールされ、その結果、少しの冷却液の漏出は、真空を破壊しない。
【０１０７】
他の種々の態様において、マイラー層は、充分高いＲ値の発泡体または「エアロゾル」タイプのシリカベースのブランケットのような追加の熱絶縁体層によって包囲される。好ましい実施形態は、米国公開公報（第２００７／０１７３１５７Ａ１号）に記載されているような、充分低い密度のナノ多孔性ゲルの柔軟なシートを利用する。これらは、シート状に包まれ、ダイニーマ（Dyeema）またはケブラー（Kevler）のような高強度繊維糸によって適切な位置で支えられてもよい。
【０１０８】
別の実施形態において、電気的隔離のために設計した熱絶縁体層を包囲するエレメントが付与される。これらは、上半分および下半分、または柔軟な誘電体の多重包装から成る誘電体のトロイダル断面から構成される。最大電気的隔離のために、一実施形態は、溶融シリカ（金属含有率の低いガラス）を二等分したものから構成される。これらは、二等分したものを合わせて融解することおよび圧力溶接することを含む多くの方法によって結合してもよい。この方法を採用する場合、超伝導材料は高温に大変敏感であるため、内側のコイル巻線を損なわないように大きな配慮が払われる。この過程の間、冷却チャンバを極低温冷却液で満たすことは、該巻線の熱劣化の可能性を最小限に抑えるための１つの方法である。誘電体部分と結合する別の方法は、水酸化物溶液内のケイ酸塩の溶解を含む。
【０１０９】
別の実施形態において、この溶液は、表面に塗布してもよく、固溶体の蒸発時、固体ケイ酸塩の結合剤が残る。別の実施形態は、トロイダル断面周りに、柔軟なガラス繊維の所望の厚さのラップを使用してもよく、エポキシまたはケイ酸塩水酸化物溶液を用いて処理し、任意の小さいオリフィスまたは細孔をシールする。追加の実施形態は、エポキシベースの誘電体、セラミックス、またはポリマーを使用してもよい。シリカとセラミックスが、高温および真空への適用に好ましいのは、ポリマーとエポキシは、加熱された場合、ガス放出して劣化しやすいからである。
【０１１０】
別の実施形態において、コイルヘッドの外側層は、硬質の金属エレメントであり、変化する波長の電磁波の効果に対抗するよう設計されている。ラジオ波、軟Ｘ線および中間波長の電磁波は、この層に大部分が吸収される。外側表面を研磨することは、反射する電磁波の量を増加し、および黒体放射率を増加するよう作用し、冷却を高速化する。
【０１１１】
別の実施形態において、外側の層への電磁負荷または対流熱負荷が大きい場合、追加の冷却システムを含んでもよい。コイルヘッドの外皮とグラウンドとの間の電気的隔離を保持するために、この冷却液は、強い誘電体特性を有する必要がある。高度に精製した鉱油、フッ素化した炭化水素、シリコンベースの工業用変圧流体は、これらの要求を満たす。シリコンベースの流体が好ましいのは、鉱油と同様に燃焼の危険を有しないからである。外側の金属エレメントは、誘電体冷却液をポンプ送給する小さいチャネルを含んでもよく、またはチャネルは、固体の誘電体層の外側にエッチングされ、金属−誘電体表面に沿って冷却を提供してもよい。後者の実施形態を使用する場合、配慮が払われ、固体の誘電体材料は、フッ素化炭化水素およびいくつかのポリマーのように、誘電体流体と害が生じるように相互作用しない。コイルヘッドに誘電体冷却液を提供するチューブは、支持支柱の内部中空断面、具体的には、超伝導ケーブルリード線を格納しない支持支柱の内部中空断面を貫流する。このチューブはまた、グラウンド電位にあるポンプ送給システムへの導電性を避けるために誘電体材料から成る。
【０１１２】
別の実施形態において、中性子やミューオンのような高流量の中性の粒子放射線が期待される場合、設計は、外側の容器と誘電体層との間    に放射線遮蔽層を組込むことがある。これは、コイルの小半径が１０ｃｍを超える大きい装置にのみ実用的である。この放射線遮蔽は、鉛のような濃厚金属またはホウ酸付加した炭素合成シートの形態でもよい。
【０１１３】
ある実施形態において、高流量の荷電粒子の場合、外側の金属層を磁力線に対して最大精度を有するよう形成することは有益である。これは、装置の機械的ストレスを減らすだけでなく、より重要なことに、磁力線（荷電粒子のジャイロ運動の旋回中心である）の、荷電粒子の金属表面へ終端する程度を制限することによって荷電粒子の衝突を減少させる単一の隔離したコイルのために、好ましい小半径断面は、わずかに楕円形状であり、コイルの軸に対して内側に面する平坦になった側面を有する。コイルアレイのために、または外部磁界の存在の下、該断面の形状は適宜変化する。
【０１１４】
簡単に前述したように、コイルヘッドは、多くの支持支柱に支持され、内部構造エレメントは中空であり、支持ケーブルおよびコンジットが通過するためのチャネルを設ける。
このエレメントは、熱絶縁体層およびコイルヘッドに見るのと類似の厚さの熱絶縁体と誘電体とに覆われる。しかしながら、外側の金属層はなく、該コイルヘッド上の金属容器は、アセンブリの残りの部分から充分電気的に隔離される。該支柱は、熱絶縁ブッシングと伸縮ジョイントを組込む１組の支持リングに取付ける。これは、過度の熱が内側のコイル巻線に伝導するのを防ぐ。下側のリングは、構造ベースおよび所望の位置にアセンブリを取り付ける手段としての役割を果たす取付板に取り付けられる。
【０１１５】
ここで提供される開示および教示をベースとして、当業者は、他の方法および／または種々の実施形態を実装する手段を認識するであろう。
【０１１６】
本明細書および図面は、したがって限定的な意味でなく、説明に役立つ意味に捉える。しかしながら、特許請求の範囲で説明するように、この発明の精神と範囲から逸脱することなく種々の改良と変更がなされるのは明白である。
【図１】
2013507753.tif 000003
【図２Ａ】
2013507753.tif 000004
【図２Ｂ】
2013507753.tif 000005
【図２Ｃ】
2013507753.tif 000006
【図３】
2013507753.tif 000007
【図４】
2013507753.tif 000008
【図５Ａ】
2013507753.tif 000009
【図５Ｂ】
2013507753.tif 000010
【図５Ｃ】
2013507753.tif 000011
【図６】
2013507753.tif 000012
【図７】
2013507753.tif 000013
【図８Ａ】
2013507753.tif 000014
【図８Ｂ】
2013507753.tif 000015
【図９】
2013507753.tif 000016
【図１０】
2013507753.tif 000017
【図１１】
2013507753.tif 000018
【図１２】
2013507753.tif 000019
【図１３】
2013507753.tif 000020
【図１４】
2013507753.tif 000021
【図１５】
2013507753.tif 000022
【図１６】
2013507753.tif 000023
【図１７】
2013507753.tif 000024
【図１８】
2013507753.tif 000025
【図１９】
2013507753.tif 000026
【図２０】
2013507753.tif 000027
【図２１】
2013507753.tif 000028
【図２２】
2013507753.tif 000029
【図２３】
2013507753.tif 000030
【図２４】
2013507753.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成23年6月3日(2011.6.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導材料の１以上の巻線を有する超伝導コイルと、
中央（開口）領域を包囲し、それ自体を閉じ込めて第１コンジット構造内に第１内部閉  空間を形成する該第１コンジット構造によって形成される巻線ハウジングであって、前記第１内部閉空間は、中央領域周りで巻かれた１以上の巻線を有する超伝導コイルを包含するようにした、外部表面を有する巻線ハウジングと、
巻線ハウジングの外部表面を包囲し、中央領域を包囲する第１環状構造を形成する熱絶縁体領域であって、巻線ハウジングおよび第１環状構造は、中央領域を包囲する超伝導コイルサブアセンブリを共に形成するようにした熱絶縁体領域と、
中央（開口）領域を包囲し、それ自体を閉じ込めてコイルヘッド容器内に第２内部閉空間を形成する第２コンジット構造によって形成されるコイルヘッド容器であって、前記第２コンジット構造は、外部導電性表面を有し、前記第２内部閉空間は、コイルサブアセンブリを完全に包含し、コイルヘッド容器および該コイルヘッド容器内の超伝導コイルサブアセンブリは、コイルヘッドアセンブリを形成するようにしたコイルヘッド容器と、
コイルヘッドアセンブリに取り付けられ、該コイルヘッドアセンブリを第１表面から所定の距離で支持および保持するための複数の支柱支持部であって、前記コイルヘッドアセンブリのみを支持し、他のコイルヘッドアセンブリを支持しないようにした支柱支持部とを備える超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２】
使用中、高電圧Ｖｍａｘがコイルヘッド容器に印加され、所定の距離はＤであり、所定の距離は、有効絶縁耐力Ｋに特徴付けられ、Ｄは、Ｖｍａｘ／Ｋより大きくなるよう選択される請求項１記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項３】
所定の距離は、少なくとも２０ｃｍである請求項１記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項４】
コイルハウジングおよびコイルヘッド容器は、それらの間に環状領域を形成し、超伝導磁石アセンブリは、
超伝導コイルを極低温に冷却するための第１冷却システムと、
冷却液を前記環状領域に提供するために第１冷却システムから分離した第２冷却システムとをさらに備えるようにした請求項１記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項５】
第１冷却システムは、超伝導コイルと熱的に接触する熱伝導ロッドを備える請求項４記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項６】
第１冷却システムは、極低温冷却液を巻線ハウジングに提供する請求項４記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項７】
コイルヘッド容器の外部導電性表面に近接した複数の冷却液チャネルをさらに備え、第２冷却システムは、コイルヘッド容器を冷却するために冷却液を複数の冷却液チャネルに提供するために存在するようにした請求項４記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項８】
複数の支柱支持部が取り付けられた基板アセンブリをさらに備える請求項４記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項９】
第１冷却システムは、第１容器内で極低温冷却液を超伝導コイルまで運搬するための前記複数の支柱支持部の１つの内部に通路を備えるようにした請求項４記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項１０】
第２冷却システムは、冷却液を環状領域に運搬するための前記複数の支柱支持部の１つの内部に形成されたチャネルを備えるようにした請求項９記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項１１】
第１環状構造を包囲し、中央領域を包囲する第２環状構造を形成する誘電体領域をさらに備え、巻線ハウジングならびに第１および第２環状構造は、中央領域を包囲する超伝導コイルサブアセンブリを共に形成するようにした請求項４記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項１２】
複数の支柱支持部の１つを通過する導体であって、高電圧をコイルヘッド容器に印加するために第２容器と接続された導体をさらに備える請求項１１記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項１３】
使用中、高電圧Ｖｍａｘはコイルヘッド容器に印加され、誘電体領域は、厚さＤおよび有効絶縁耐力Ｋを有し、Ｄは、Ｖｍａｘ／Ｋより大きくなるよう選択されるようにした請求項１１記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項１４】
複数の支柱支持部の間の各支柱支持部は、支持ロッドと、該支持ロッドを包囲する熱絶縁体領域と、該熱絶縁体領域を包囲する誘電体領域とを備える請求項４記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項１５】
コイルヘッド容器はトロイダル形状であるようにした請求項１記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項１６】
内部で複数の支柱支持部によって位置決めされ支持されたコイルヘッド容器を有するようにした真空チャンバをさらに備える請求項１記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項１７】
超伝導材料の１以上の巻線を有する超伝導コイルと、
中央（開口）領域を包囲し、それ自体を閉じ込めて第１コンジット構造内に第１内部閉空間を形成する該第１コンジット構造によって形成される巻線ハウジングであって、前記第１内部閉空間は、中央領域周りで巻かれた１以上の巻線を有する超伝導コイルを包含するようにした、外部表面を有する巻線ハウジングと、
巻線ハウジングの外部表面を包囲し、中央領域を包囲する第１環状構造を形成する熱絶縁体領域と、
第１環状構造を包囲し、中央領域を包囲する第２環状構造を形成し、巻線ハウジングならびに第１および第２環状構造は、中央領域を包囲する超伝導コイルサブアセンブリを共に形成するようにした誘電体領域と、
中央（開口）領域を包囲し、それ自体を閉じ込めてコイルヘッド容器内に第２内部閉空間を形成する第２コンジット構造によって形成され、前記第２コンジット構造は、外部導電性表面を有し、前記第２内部閉空間は、完全にコイルサブアセンブリを包含するようにしたコイルヘッド容器とを備える超伝導磁石アセンブリ。
【請求項１８】
コイルヘッド容器および該コイルヘッド容器内の超伝導コイルサブアセンブリは、コイルヘッドアセンブリを形成し、前記超伝導磁石アセンブリは、コイルヘッドアセンブリに取り付けられた、第１表面から所定の距離でコイルヘッドアセンブリを保持するための複数の支柱支持部をさらに備えるようにした請求項１７記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項１９】
使用中、高電圧Ｖｍａｘがコイルヘッド容器に印加され、所定の距離は、Ｄであり、所定の距離は、有効絶縁耐力Ｋに特徴付けられ、Ｄは、Ｖｍａｘ／Ｋより大きくなるよう選択される請求項１８記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２０】
所定の距離は、少なくとも２０ｃｍである請求項１８記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２１】
複数の支柱支持部が取り付けられた基板アセンブリをさらに備える請求項１７記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２２】
コイルハウジングおよびコイルヘッド容器は、それらの間に環状領域を形成し、超伝導磁石アセンブリは、
超伝導コイルを極低温に冷却するための第１冷却システムと、
冷却液を前記環状領域に提供するために第１冷却システムから分離した第２冷却システムとをさらに備えるようにした請求項２１記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２３】
第１冷却システムは、第１容器内で極低温冷却液を超伝導コイルまで運搬するための前記複数の支柱支持部の１つの内部に通路を備えるようにした請求項２２記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２４】
コイルヘッド容器を冷却するために、冷却液をコイルヘッド容器まで運搬するためのコイルヘッド容器の外部導電性表面に近接した複数の冷却液チャネルをさらに備える請求項２３記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２５】
誘電体領域は、セラミック、ポリマー、ガラスから成る群から選択される材料を備えるようにした請求項１７記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２６】
誘電体領域は、コイルヘッド容器を第１環状構造から分離する真空部を備えるようにした請求項１７記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２７】
超伝導材料の１以上の巻線を有する超伝導コイルと、
中央（開口）領域を包囲し、それ自体を閉じ込めて第１コンジット構造内に第１内部閉空間を形成する該第１コンジット構造によって形成される巻線ハウジングであって、前記第１内部閉空間は、中央領域周りで巻かれた１以上の巻線を有する超伝導コイルを包含するようにした、外部表面を有する巻線ハウジングと、
巻線ハウジングの外部表面を包囲し、中央領域を包囲する第１環状構造を形成する熱絶縁体領域と、
第１環状構造を包囲し、中央領域を包囲する第２環状構造を形成し、巻線ハウジングならびに第１および第２環状構造は、中央領域を包囲する超伝導コイルサブアセンブリを共に形成するようにした誘電体領域と、
中央（開口）領域を包囲し、それ自体を閉じ込めてコイルヘッド容器内に第２内部閉空間を形成する第２コンジット構造によって形成され、前記第２コンジット構造は、導電性材料でできており、前記第２内部閉空間は、コイルサブアセンブリを完全に包含し、コイルヘッド容器および該コイルヘッド容器内の超伝導コイルサブアセンブリは、コイルヘッドアセンブリを形成するようにしたコイルヘッド容器と、
コイルヘッドアセンブリに取り付けられ、該コイルヘッドアセンブリを第１表面から所定の距離で支持および保持するための複数の支柱支持部とを備える超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２８】
使用中、高電圧Ｖｍａｘがコイルヘッド容器に印加され、所定の距離は、Ｄであり、所定の距離は、有効絶縁耐力Ｋに特徴付けられ、Ｄは、Ｖｍａｘ／Ｋより大きくなるよう選択される請求項２７記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２９】
所定の距離は、少なくとも２０ｃｍである請求項２７記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項３０】
動作中、プラズマシステム内でプラズマに近接する超伝導磁石アセンブリと、
超伝導磁石アセンブリを極低温に冷却するための極低温冷却システムと、
誘電体冷却液を超伝導磁石アセンブリに供給および循環させるためのポンプ送給システムと、
高電圧を超伝導磁石アセンブリに供給するための高電圧電力供給源であって、超伝導磁石アセンブリは、
超伝導材料の１以上の巻線を有する超伝導コイルと、
中央（開口）領域を包囲し、それ自体を閉じ込めて第１コンジット構造内に第１内部閉空間を形成する該第１コンジット構造によって形成される巻線ハウジングであって、前記第１内部閉空間は、第１コンジット構造の長さ方向に沿って配置された超伝導材料の１以上の巻線を有する超伝導コイルを包含するようにした、外部表面を有する巻線ハウジングと、
巻線ハウジングの外部表面を包囲し、中央領域を包囲する第１環状構造を形成する熱絶縁体領域であって、巻線ハウジングおよび第１環状構造は、中央領域を包囲する超伝導コイルサブアセンブリを共に形成するようにした熱絶縁体材料層と、
中央（開口）領域を包囲し、それ自体を閉じ込めてコイルヘッド容器内に第２内部閉空間を形成する第２コンジット構造によって形成されるコイルヘッド容器であって、前記第２コンジット構造は、外部導電性表面を有し、前記第２内部閉空間は、コイルサブアセンブリを完全に包含し、コイルハウジングおよびコイルヘッド容器は、それらの間に環状領域を形成するようにしたコイルヘッド容器と、
超伝導磁石コイルを極低温に冷却するための第１冷却システムと、
コイルヘッド容器の外部導電性表面に近接した複数の冷却液チャネルを備える第１冷却システムから分離し、冷却液を前記複数の冷却液チャネルに提供して前記コイルヘッド容器を冷却するようにした第２冷却システムとを備えるようにした高電圧電力供給源とを備え、
動作中、極低温冷却システムは、極低温冷却液を第１冷却システムに供給し、第２ポンプは、誘電体冷却液を第２冷却システムに供給し、高電圧電力供給源は、高電圧をコイルヘッド容器に供給するようにしたプラズマシステム。
【請求項３１】
第１環状構造を包囲し、中央領域を包囲する第２環状構造を形成する誘電体領域をさらに備え、巻線ハウジングならびに第１および第２環状構造は、中央領域を包囲する超伝導コイルサブアセンブリを共に形成するようにした請求項３０記載のプラズマシステム。
【請求項３２】
コイルヘッド容器および該コイルヘッド容器内部の超伝導コイルサブアセンブリは、コイルヘッドアセンブリを形成するようにして、前記超伝導磁石アセンブリは、コイルヘッドアセンブリに取り付けられた、第１表面から所定の距離でコイルヘッドアセンブリを保持するための複数の支柱支持部をさらに備えるようにした請求項３１記載のプラズマシステム。
【請求項３３】
複数の支柱支持部は、前記コイルヘッドアセンブリのみを支持し、他のコイルヘッドアセンブリを支持しないようにした請求項３１記載のプラズマシステム。
【請求項３４】
所定の距離は、少なくとも２０ｃｍである、請求項３２記載のプラズマシステム。
【請求項３５】
内部で複数の支柱支持部によって位置決めされ支持されたコイルヘッド容器を有するようにした真空チャンバをさらに備える請求項３２記載のプラズマシステム。
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月9日(2012.10.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導材料の１以上の巻線を有する超伝導コイルと、
中央領域を包囲し、それ自体を閉じ込めて第１コンジット構造内に第１内部閉空間を形成する該第１コンジット構造によって形成される巻線ハウジングであって、前記第１内部閉空間は、中央領域周りで巻かれた１以上の巻線を有する超伝導コイルを包含するようにした、外部表面を有する巻線ハウジングと、
巻線ハウジングの外部表面を包囲し、中央領域を包囲する第１環状構造を形成する熱絶縁体領域であって、巻線ハウジングおよび第１環状構造は、中央領域を包囲する超伝導コイルサブアセンブリを共に形成するようにした熱絶縁体領域と、
中央領域を包囲し、それ自体を閉じ込めてコイルヘッド容器内に第２内部閉空間を形成する第２コンジット構造によって形成されるコイルヘッド容器であって、前記第２コンジット構造は、外部導電性表面を有し、前記第２内部閉空間は、超伝導コイルサブアセンブリを完全に包含し、コイルヘッド容器および該コイルヘッド容器内の超伝導コイルサブアセンブリは、コイルヘッドアセンブリを形成するようにしたコイルヘッド容器と、
コイルヘッドアセンブリに取り付けられた、該コイルヘッドアセンブリを第１表面から所定の距離の位置で支持および保持するための複数の支柱支持部であって、コイルヘッドアセンブリから、該コイルヘッドアセンブリの一辺に平行であり且つ接している仮想面に向かって延びると共に、前記コイルヘッドアセンブリを支持し、他のコイルヘッドアセンブリを支持しないようにした支柱支持部とを備え、
使用中、高電圧Ｖｍａｘがコイルヘッド容器に印加され、所定の距離はＤであり、該所定の距離は、有効絶縁耐力Ｋに特徴付けられ、Ｄは、Ｖｍａｘ／Ｋより大きくなるよう選択される超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２】
所定の距離は、少なくとも２０ｃｍである請求項１記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項３】
コイルハウジングおよびコイルヘッド容器は、それらの間に環状領域を形成し、超伝導磁石アセンブリは、
超伝導コイルを極低温に冷却するための第１冷却システムと、
冷却液を前記環状領域に提供するために第１冷却システムから分離した第２冷却システムとをさらに備えるようにした請求項１記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項４】
第１冷却システムは、超伝導コイルと熱的に接触する熱伝導ロッドを備える請求項３記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項５】
第１冷却システムは、極低温冷却液を巻線ハウジングに提供するために存在するようにした請求項３記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項６】
コイルヘッド容器の外部導電性表面に近接した複数の冷却液チャネルをさらに備え、第２冷却システムは、コイルヘッド容器を冷却するための冷却液を複数の冷却液チャネルに提供するために存在するようにした請求項３記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項７】
複数の支柱支持部が取り付けられた基板アセンブリをさらに備える請求項３記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項８】
第１冷却システムは、第１容器内で極低温冷却液を超伝導コイルまで運搬するための前記複数の支柱支持部の１つの内部に通路を備えるようにした請求項３記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項９】
第２冷却システムは、冷却液を環状領域に運搬するための前記複数の支柱支持部の１つの内部に形成されたチャネルを備えるようにした請求項８記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項１０】
第１環状構造を包囲し、中央領域を包囲する第２環状構造を形成する誘電体領域をさらに備え、巻線ハウジングならびに第１および第２環状構造は、中央領域を包囲する超伝導コイルサブアセンブリを共に形成するようにした請求項３記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項１１】
複数の支柱支持部の１つを通過する導体であって、高電圧をコイルヘッド容器に印加するために第２容器と接続された導体をさらに備える請求項１０記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項１２】
使用中、高電圧Ｖｍａｘはコイルヘッド容器に印加され、誘電体領域は、厚さＤおよび有効絶縁耐力Ｋを有し、Ｄは、Ｖｍａｘ／Ｋより大きくなるよう選択されるようにした請求項１０記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項１３】
複数の支柱支持部の間の各支柱支持部は、支持ロッドと、該支持ロッドを包囲する熱絶縁体領域と、該熱絶縁体領域を包囲する誘電体領域とを備える請求項３記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項１４】
コイルヘッド容器はトロイダル形状であるようにした請求項１記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項１５】
超伝導材料の１以上の巻線を有する超伝導コイルと、
中央領域を包囲し、それ自体を閉じ込めて第１コンジット構造内に第１内部閉空間を形成する該第１コンジット構造によって形成される巻線ハウジングであって、前記第１内部閉空間は、中央領域周りで巻かれた１以上の巻線を有する超伝導コイルを包含するようにした、外部表面を有する巻線ハウジングと、
巻線ハウジングの外部表面を包囲し、中央領域を包囲する第１環状構造を形成する熱絶縁体領域であって、巻線ハウジングおよび第１環状構造は、中央領域を包囲する超伝導コイルサブアセンブリを共に形成するようにした熱絶縁体領域と、
中央領域を包囲し、それ自体を閉じ込めてコイルヘッド容器内に第２内部閉空間を形成する第２コンジット構造によって形成され、前記第２コンジット構造は、外部導電性表面を有し、前記第２内部閉空間は、超伝導コイルサブアセンブリを完全に包含し、コイルヘッド容器および該コイルヘッド容器内の超伝導コイルサブアセンブリは、コイルヘッドアセンブリを形成するようにしたコイルヘッド容器と、
コイルヘッドアセンブリに取り付けられた、該コイルヘッドアセンブリを第１表面から所定の距離の位置で支持および保持するための複数の支柱支持部であって、コイルヘッドアセンブリから、該コイルヘッドアセンブリの一辺に平行であり且つ接している仮想面に向かって延びると共に、前記コイルヘッドアセンブリのみを支持し、他のコイルヘッドアセンブリを支持しないようにした支柱支持部と、
その内部で複数の支柱支持部によって位置決め及び支持されるコイルヘッド容器を有するようにした真空チャンバとを備える超伝導磁石アセンブリ。
【請求項１６】
超伝導材料の１以上の巻線を有する超伝導コイルと、
中央領域を包囲し、それ自体を閉じ込めて第１コンジット構造内に第１内部閉空間を形成する該第１コンジット構造によって形成される巻線ハウジングであって、前記第１内部閉空間は、中央領域周りで巻かれた１以上の巻線を有する超伝導コイルを包含するようにした、外部表面を有する巻線ハウジングと、
巻線ハウジングの外部表面を包囲し、中央領域を包囲する第１環状構造を形成する熱絶縁体領域と、
第１環状構造を包囲し、中央領域を包囲する第２環状構造を形成し、巻線ハウジングならびに第１および第２環状構造は、中央領域を包囲する超伝導コイルサブアセンブリを共に形成するようにした誘電体領域と、
中央領域を包囲し、それ自体を閉じ込めてコイルヘッド容器内に第２内部閉空間を形成する第２コンジット構造によって形成されるコイルヘッド容器であって、前記第２コンジット構造は、外部導電性表面を有し、前記第２内部閉空間は、超伝導コイルサブアセンブリを完全に包含するようにしたコイルヘッド容器とを備えた超伝導磁石アセンブリ。
【請求項１７】
コイルヘッド容器および該コイルヘッド容器内の超伝導コイルサブアセンブリは、コイルヘッドアセンブリを形成し、前記超伝導磁石アセンブリは、コイルヘッドアセンブリに取り付けられた、第１表面から所定の距離の位置でコイルヘッドアセンブリを保持するための複数の支柱支持部をさらに備えるようにした請求項１６記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項１８】
使用中、高電圧Ｖｍａｘがコイルヘッド容器に印加され、所定の距離は、Ｄであり、該所定の距離は、有効絶縁耐力Ｋに特徴付けられ、Ｄは、Ｖｍａｘ／Ｋより大きくなるよう選択される請求項１７記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項１９】
所定の距離は、少なくとも２０ｃｍである請求項１７記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２０】
複数の支柱支持部が取り付けられた基板アセンブリをさらに備える請求項１６記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２１】
コイルハウジングおよびコイルヘッド容器は、それらの間に環状領域を形成し、超伝導磁石アセンブリは、
超伝導コイルを極低温に冷却するための第１冷却システムと、
冷却液を前記環状領域に提供するために第１冷却システムから分離した第２冷却システムとをさらに備えるようにした請求項２０記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２２】
第１冷却システムは、第１容器内で極低温冷却液を超伝導コイルまで運搬するための前記複数の支柱支持部の１つの内部に通路を備えるようにした請求項２１記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２３】
コイルヘッド容器を冷却するために、冷却液をコイルヘッド容器まで運搬するためのコイルヘッド容器の外部導電性表面に近接した複数の冷却液チャネルをさらに備える請求項２２記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２４】
誘電体領域は、セラミック、ポリマー及びガラスから成る群から選択される材料を備えるようにした請求項１６記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２５】
誘電体領域は、コイルヘッド容器を第１環状構造から分離する真空部を備えるようにした請求項１６記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２６】
超伝導材料の１以上の巻線を有する超伝導コイルと、
中央領域を包囲し、それ自体を閉じ込めて第１コンジット構造内に第１内部閉空間を形成する該第１コンジット構造によって形成される巻線ハウジングであって、前記第１内部閉空間は、中央領域周りで巻かれた１以上の巻線を有する超伝導コイルを包含するようにした、外部表面を有する巻線ハウジングと、
巻線ハウジングの外部表面を包囲し、中央領域を包囲する第１環状構造を形成する熱絶縁体領域と、
第１環状構造を包囲し、中央領域を包囲する第２環状構造を形成し、巻線ハウジングならびに第１および第２環状構造は、中央領域を包囲する超伝導コイルサブアセンブリを共に形成するようにした誘電体領域と、
中央領域を包囲し、それ自体を閉じ込めてコイルヘッド容器内に第２内部閉空間を形成する第２コンジット構造によって形成され、前記第２コンジット構造は、導電性材料でできており、前記第２内部閉空間は、超伝導コイルサブアセンブリを完全に包含し、コイルヘッド容器および該コイルヘッド容器内の超伝導コイルサブアセンブリは、コイルヘッドアセンブリを形成するようにしたコイルヘッド容器と、
コイルヘッドアセンブリに取り付けられた、該コイルヘッドアセンブリを第１表面から所定の距離の位置で支持および保持するための複数の支柱支持部とを備える超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２７】
使用中、高電圧Ｖｍａｘがコイルヘッド容器に印加され、所定の距離は、Ｄであり、所定の距離は、有効絶縁耐力Ｋに特徴付けられ、Ｄは、Ｖｍａｘ／Ｋより大きくなるよう選択される請求項２６記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２８】
所定の距離は、少なくとも２０ｃｍである請求項２６記載の超伝導磁石アセンブリ。
【請求項２９】
プラズマシステムであって、
動作中、該プラズマシステム内でプラズマに近接する超伝導磁石アセンブリと、
超伝導磁石アセンブリを極低温に冷却するための極低温冷却システムと、
誘電体冷却液を超伝導磁石アセンブリに供給および循環させるためのポンプ送給システムと、
高電圧を超伝導磁石アセンブリに供給するための高電圧電力供給源であって、超伝導磁石アセンブリは、
超伝導材料の１以上の巻線を有する超伝導コイルと、
中央領域を包囲し、それ自体を閉じ込めて第１コンジット構造内に第１内部閉空間を形成する該第１コンジット構造によって形成される巻線ハウジングであって、前記第１内部閉空間は、第１コンジット構造の長さ方向に沿って配置された超伝導材料の１以上の巻線を有する超伝導コイルを包含するようにした、外部表面を有する巻線ハウジングと、
巻線ハウジングの外部表面を包囲し、中央領域を包囲する第１環状構造を形成する熱絶縁体材料層であって、巻線ハウジングおよび第１環状構造は、中央領域を包囲する超伝導コイルサブアセンブリを共に形成するようにした熱絶縁体材料層と、
中央領域を包囲し、それ自体を閉じ込めてコイルヘッド容器内に第２内部閉空間を形成する第２コンジット構造によって形成されるコイルヘッド容器であって、前記第２コンジット構造は、外部導電性表面を有し、前記第２内部閉空間は、コイルサブアセンブリを完全に包含し、コイルハウジングおよびコイルヘッド容器は、それらの間に環状領域を形成するようにしたコイルヘッド容器と、
超伝導磁石コイルを極低温に冷却するための第１冷却システムと、
コイルヘッド容器の外部導電性表面に近接した複数の冷却液チャネルを備える第１冷却システムから分離し、冷却液を前記複数の冷却液チャネルに提供して前記コイルヘッド容器を冷却するようにした第２冷却システムとを備えるようにした高電圧電力供給源とを備え、
動作中、極低温冷却システムは、極低温冷却液を第１冷却システムに供給し、第２ポンプは、誘電体冷却液を第２冷却システムに供給し、高電圧電力供給源は、高電圧をコイルヘッド容器に供給するようにしたプラズマシステム。
【請求項３０】
第１環状構造を包囲し、中央領域を包囲する第２環状構造を形成する誘電体材料層をさらに備え、巻線ハウジングならびに第１および第２環状構造は、中央領域を包囲する超伝導コイルサブアセンブリを共に形成するようにした請求項２９記載のプラズマシステム。
【請求項３１】
コイルヘッド容器および該コイルヘッド容器内部の超伝導コイルサブアセンブリは、コイルヘッドアセンブリを形成するようにして、前記超伝導磁石アセンブリは、コイルヘッドアセンブリに取り付けられた、第１表面から所定の距離の位置でコイルヘッドアセンブリを保持するための複数の支柱支持部をさらに備えるようにした請求項３０記載のプラズマシステム。
【請求項３２】
複数の支柱支持部は、前記コイルヘッドアセンブリのみを支持し、他のコイルヘッドアセンブリを支持しないようにした請求項３０記載のプラズマシステム。
【請求項３３】
所定の距離は、少なくとも２０ｃｍである、請求項３１記載のプラズマシステム。
【請求項３４】
その内部で複数の支柱支持部によって位置決め及び支持されたコイルヘッド容器を有するようにした真空チャンバをさらに備える請求項３１記載のプラズマシステム。
【国際調査報告】
2013507753.tif 000032
2013507753.tif 000033