超导磁体常用的三种冷却方式：无液氦低温系统、液氦零挥发系统、液氦小挥发系统。

无液氦低温系统  是指超导磁体在运行过程中不使用液氦，超导线圈使用GM或脉冲管制冷机通过热传导的方式冷却至4.2K。为减小振动，超导线圈通过无氧铜软连接与制冷机相连。此外，制冷机冷头与线圈导冷结构不直接接触，而通过传热面之间的氦气和冷凝的液氦作为介质传递冷量，可进一步减小振动。

液氦零挥发系统 超导线圈浸泡在液氦中，挥发的氦气通过制冷机冷凝液化回流至液氦容器内。因此，在磁体使用过程中没有液氦损耗。液氦零挥发磁体由于使用低温制冷机，并且预冷和运行过程中需要使用液氦，因此磁体成本较高。 由于液氦与线圈直接接触，线圈的温度更加均匀。因此，多用于在大型超导磁体，如MRI超导磁体、加速器磁体中使用较多。

液氦小挥发系统 超导线圈浸没在液氦中。系统不使用低温制冷机，挥发的氦气无法被冷凝，只能从磁体中排出。磁体在运行过程中，需要间隔性补充液氦，磁体的使用成本较高。但小挥发系统几乎没有振动，广泛应用于STM，NMR等对振动非常敏感的磁体中。 

低温超导材料铌钛和铌三锡（NbTi和Nb3Sn）主要用于制造高场超导磁体。当磁体场强低于9T时，我们通常使用铌钛超导线。当场强超过9T，我们需要使用铌三锡超导线。

铌三锡超导磁体通常采用先绕制再热处理工艺制造。线圈绕制好后，经过热处理超导线中的铌和锡反应生成铌三锡。热处理过程需要将超导磁体在真空或者氩气中逐步升温至650℃，整个过程需要持续350h以上。铌三锡超导磁体制造工艺复杂，磁体成本较高。

我们具备成熟的铌钛和铌三锡磁体制造技术，其中铌钛超导磁体场强最高可达到9T以上。铌钛+铌三锡复合超导磁体磁场强度可达14T。目前，我们计划开展更高场强的复合超导磁体研制。

超导磁体闭环运行后，磁场稳定性由磁体内部接头电阻和磁体电感决定。铌钛超导磁体我们使用高稳定性和可靠性的磁共振磁体超导接头工艺，磁场稳定性可<0.05ppm/h（实测值0.02~0.06ppm/h）。

注：1.5T MRI超导磁体，通常超导接头数量10个，磁体电感26H。

对于高场复合超导磁体（NbTi+Nb3Sn），铌三锡磁体超导接头工艺复杂。对磁场稳定性要求较高的磁体，如NMR磁体，通常使用青铜法铌三锡超导线。

磁场均匀性是以磁场中心为原点的球形或柱形区域内（均匀区），用磁场最大值减去磁场最小值再除以磁场平均值来计算。磁场均匀区需要覆盖整个测试样品。通常物理研究需要在10mm的球形空间内产生优于0.1%的磁场均匀性。而全身成像MRI超导磁体均匀性要求在45cm的球形空间内磁场均匀性峰峰值优于10ppm（<10ppm p-p @45cm DSV）。

通常薄壁螺线管线圈均匀性能够达到0.1%，为得到更加均匀的磁场，我们需要增加补偿线圈。而磁共振超导磁体，对磁场均匀性的要求（优于10 ppm）远高于其他应用需求。我们具备优秀的磁场优化设计算法与主动、被动匀场算法。所研制的磁共振成像超导磁体，匀场后磁场均匀性峰峰值可达到6-8 ppm @45cm DSV。

在磁体一些使用环境中，对振动有着非常严苛的要求，如显微光学，STM，NMR。为减小磁体振动，通常在设计上会采用脉冲管制冷机、减震波纹管、铜绞线软连接、气隙冷头容器等一系列结构措施。虽然这些措施能够有效的降低振动，但降低系统振动最有效的方式是不使用低温制冷机。因此，应根据磁体使用环境来选择相对应的减震方式。