超導磁體屬于電磁體，線圈使用超導線材繞制，電流可以一直在閉合線圈內部持續(xù)流動產生靜磁場。我們需要液氦維持線圈的超導。由于超導線材的連接焊接點殘留極小的電阻，其中的電流仍會極緩慢衰減，靜磁場強度也會持續(xù)降低，我們用場漂（field drift）來反映這個特性，并通過鎖場功能來保持靜磁場穩(wěn)定。但當由于各種原因線圈中出現(xiàn)了額外的電阻時，就形成了失超。

液氦的作用是保持超導線圈在超導狀態(tài)，并保持真空腔的高真空狀態(tài)。由于空氣密度遠大于氦氣，補加液氦過程中及補加后，確認密封好所有接口，避免空氣下沉并被冰凍形成負壓倒吸。

液氮通過自身揮發(fā)減低空間熱輻射，減少液氦的揮發(fā)消耗。由于空氣接觸到液氮時氧氣會被液化，補加液氮過程中及補加后，確認密封避免負壓倒吸。

重要：空氣倒吸進液氮或液氦腔會導致端口結冰被封閉，揮發(fā)的氣體不能正常釋出，形成超壓導致低溫液體沸點升高。液氦腔超壓可能直接導致失超。

真空：隔絕周圍環(huán)境對液氮液氦的熱傳導，由于液氦可以凍結真空腔內多數(shù)氣體分子（游離的氦氣分子也會被吸附器捕捉），正常其可以維持在高真空狀態(tài)，但當液氦排空后，會進入低真空狀態(tài)。

主場開關：由于超導線圈為近似零阻的閉合環(huán)路，安裝時我們需要通過加熱中間一小段超導線使其產生電阻，才可以將電流充進超導線圈的主體部分。這一小段超導線和其上的加熱絲構成主場開關。其位置在超導線圈主體之上，充電完成后，關閉加熱，液氦會冷卻這段超導線從而整個超導線圈閉合并自持。

慢速失超：Opening Main Switch，為避免加熱時熱量傳導，主場開關位置略高于超導線圈主體，大約對應液氦圖上標注的minimum level during energizing，隨著液面下降，會較早的暴露在氦氣中，如果補加液氦時傳輸管沒有充分冷卻，熱的氦氣吹入可能導致這一部分出現(xiàn)電阻，或者是這里發(fā)生了磁通跳躍（參考下文）出現(xiàn)電阻，導致電流損耗加大，液氦揮發(fā)加速，鎖場失敗，形成慢失超，有幾率轉變成快失超。

快速失超：Quench，是指超導線圈完全失去超導性，所有電流轉變?yōu)闊崃浚瑢⒁汉た焖贀]發(fā)掉（幾分鐘內），常見于安裝過程中，由于導線受電磁力重新分布位移摩擦生熱出現(xiàn)。日常可能由于慢失超后液面下降至臨界值或者線圈主體發(fā)生了磁通跳躍（參考下文）導致，此過程中線圈主體的溫度會急劇升高，當液氦面較低時，有幾率導致磁體報廢。

失超處理：當發(fā)現(xiàn)慢失超時，請立即聯(lián)系布魯克售后服務團隊。工程師可以通過連接電源，使電流不再流經主場開關，其會逐漸冷卻再次進入超導態(tài)。當電源不能及時到位時，應連續(xù)補加液氦避免出現(xiàn)快失超。當工具和液氦都無法及時到位時，或者突發(fā)的快失超，首先注意避免人員窒息，待失超完成后檢查各個閥門閉合，如果沒有液氦剩余，需排空液氮，因為這時的真空已經變差，磁體表面及內部會出現(xiàn)結霜等現(xiàn)象，應關機并取下探頭，勻場線圈等附著配件，以減少損失。

失超后原因分析：只需要排除補加時操作不當，檢查磁體內部沒有結冰，以及確認了液氦補加周期和純度，（請液氦供應商提供失超前最近一補加對應批次液氦的出廠質檢報告，如下圖），基本可以界定是磁通跳躍導致的失超，或稱自發(fā)失超。絕大多數(shù)失超后的磁體可以再次成功安裝并穩(wěn)定工作。

磁通釘扎：Flux Pinning，是指超導體量子磁通線被缺陷或其他各種勢阱所束縛的狀態(tài)。磁通線是二類超導體中有磁場時出現(xiàn)的一根一根磁力線束。但超導材料中總有一些缺陷，使得磁通線剛好處于這些缺陷位置時，系統(tǒng)的總能量最低，因此磁通線會被束縛住，這個現(xiàn)象叫磁通釘扎。

磁通跳躍：Flux Jumping，由于漲落效應，磁通線總是在其平衡位置周圍作無規(guī)則運動。被束縛的磁通線受到洛倫茲力作用可能會定向運動，并在其正常芯及其周圍放出熱量，超導體就會有電阻出現(xiàn)磁通運動導致有能量損耗，由于磁熱效應，能量損耗又導致局部升溫，局部升溫導致該處釘扎效應降低，釘扎效應降低又導致磁通進一步運動。循環(huán)往復，少量緩慢的磁通運動引起大量的、迅速的磁通運動，如同雪崩，即稱磁通跳躍。這種特性是二類超導體的固有特性，其可以導致局部突然出現(xiàn)電阻，如果出現(xiàn)在主場開關處，會導致慢失超，如果出現(xiàn)在線圈主體，會導致快失超。

布魯克BioSpin提供專業(yè)的液氦補加服務，以及包含有磁體失超恢復的LabScape Connect合約。我們推薦用戶接入全球磁體監(jiān)控網絡，及時發(fā)現(xiàn)磁體問題。