2017年12月8日，牛津儀器公司熱烈祝賀國家強磁場實驗室（NHMFL）的合作伙伴成功示范了32特斯拉超導磁體的使用。對于高磁場的研究是高磁場領域的里程碑，對研究新材料科學具有重大意義。它增強了我們對超導體和納米材料的理解和認識，帶領我們探索新的納米器件和應用。

33T的超導系統(tǒng)由兩個主要部分組成，外插部分是通過牛津儀器納米科學公司（OINS）在4.2開爾文下使用先進的低溫超導體（LTS）材料開發(fā)的直徑250毫米的孔磁體來提供15T的磁通量。 內(nèi)嵌部分是NHMFL的同事們使用超級電力公司制造的先進高溫超導體（HTS）材料開發(fā)出的直徑34毫米冷膛來提供17T的磁通量。兩個部分都由NHMFL團隊在低溫系統(tǒng)中整合，再由OINS開發(fā)的。

在設計和制造這種高端超導磁體時，要克服三個挑戰(zhàn):磁線圈內(nèi)部的應力，磁體內(nèi)存儲的高能量的管理以及LTS和HTS線圈的集成。為了管理極大的線圈應力，OINS將廣建模與新型制造技術相結(jié)合，以生產(chǎn)可靠的高磁場LTS線圈以滿足需求。

全磁場中所儲存的能量是巨大的，大約10MJ （兆焦耳）。 如果磁體“淬火” ，它就會迅速失去超導性，那么所儲存的能量就會在幾秒鐘內(nèi)就可以安全地消散。新的淬火能量管理系統(tǒng)被開發(fā)出來，來管理LTS外插部分的32T磁體的高能量，并在全面集成磁體系統(tǒng)之前進行了廣泛的測試。

牛津儀器納米科學的合作經(jīng)理——ZiadMelhem博士說：“我們很高興在超導體技術方面取得里程碑式的成就。 這是在過去五年中與NHMFL的同事和合作伙伴在產(chǎn)品設計和開發(fā)的各個階段密切合作的直接結(jié)果。 這為使用LTS和HTS材料研究超導創(chuàng)造了新的紀錄。 新的磁體系統(tǒng)將有助于加速材料研究，并使納米材料和器件獲得新的創(chuàng)新和發(fā)現(xiàn)。”

新磁體代表了磁體設計和超導材料的一個里程碑。一個世紀前荷蘭物理學家，諾貝爾獎得主H Onnes教授發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象，并于1960年牛津儀器公司生產(chǎn)了第一個商用超導磁體，緊接著 OI于1970年開發(fā)了商用磁共振成像（MRI）系統(tǒng)并首次用于醫(yī)療應用。

項目發(fā)起人——HuubWeijers博士說：“在這個項目中，我們探索了磁性科學的新領域，并首次達到滿足所有規(guī)格要求的全磁體。 這只有在你有一個經(jīng)過深思熟慮后的概念時才有可能，Denis Markiewicz就是在這種情況下將概念進一步完善起來的。一個偉大的團隊可以處理項目所需要的各種任務，并解決隨之而來的每一個問題。 我們的行業(yè)合作伙伴一直是團隊中不可分割的一部分，而且我們都致力于提供優(yōu)秀的產(chǎn)品，即使事先未必確定所有的事情都能夠做到。 我認為我們對結(jié)果以及我們能夠?qū)崿F(xiàn)它們的合作方式感到滿意。”    

超導體是一種先進的材料，導電體不會產(chǎn)生熱損失。不像銅，電子摩擦會導致熱量損失，需要大量的電力并冷卻到高磁場。到目前為止，所有的超導體都是由LTS材料制成，將磁通量限制在24T。 但是在1986年，科學家發(fā)現(xiàn)了第一種高溫超導材料可以在高于24T的高磁場下運行。當HTS被首次發(fā)現(xiàn)時，它在科學界引起了巨大的轟動并獲了獎。

牛津儀器納米科學的商務總監(jiān)Michael Cuthbert博士說：“這種磁體的完成證實了牛津儀器公司開發(fā)最先進的高磁場超導體系統(tǒng)的世界級能力。我們在開發(fā)和制造獨特的超導磁鐵產(chǎn)品方面的良好記錄，是我們的承諾，使我們的客戶能夠突破他們的研究范圍，并促進在緊湊的實驗室規(guī)模環(huán)境下實現(xiàn)高磁場的國家設施級性能。”

NHMFL主任——Greg Boebinger博士說：“我們非常重視與牛津儀器納米科學的合作關系，我們共同慶祝這種將HTS和LTS線圈與新型淬火保護技術整合在一起的新范例。它創(chuàng)造一個革命性的32T磁體，并廣泛適用于科學實驗。 這的確是激動人心的時刻。”

與低溫結(jié)合的高磁場是研究，修改和控制物質(zhì)新狀態(tài)的關鍵性輔助手段。物理和生命科學研究界需要高磁場來探索納米科學，納米技術，生物科學和材料的新領域。超導體提供高磁場，無需巨大的功耗且對常導磁體的大型基礎設施沒有太大的要求。32T緊湊磁體將使先進材料的新發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新成為可能，對于納米級材料，將進行快速研究和開拓性研究。

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責任編輯：殷鵬飛

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