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牛津仪器超导部成功研发出全超导磁体

2008.8.29

牛津仪器超导部成功研发出磁体温度在4.2K 时场强可以达到22.07 特斯拉的全超导磁体，这是牛津仪器在高温超导(HTS)及低温超导(LTS)材料技术方面不断努力得到的又一杰出成果。

20T 的超导磁体仅使用LTS 材料就可以在温度为4.2K 时在78mm 的宽孔径中实现20 特斯拉的磁场。22特斯拉磁体的组装方法是通过把两个HTS 线圈装入一个20T，78mm 宽孔径的磁体中来将磁场强度进一步提高，这也为实现全超导的25-30 特斯拉的磁体迈出了重要的一步。如此高的磁场是物理科学和生物科学研究纳米技术和生命科学新领域的有力工具。在目前的技术能力下为实现如此高的场强只能通过使用常导型磁体，这种磁体具有很高的功耗，并且需要专门的配套基础设施来进行安装运转。两个HTS 芯为10cm 高的同轴螺线管磁体，使用1.5mm 直径的 Bi-2212 绕线。每一个芯是6 层，使用卷绕和再反应技术制造，然后在真空中环氧封装 . 内部线圈的直径分别是25 和55 毫米。外层20 特斯拉宽口径超导磁体使用 NbTi 已经高性能的RRPTM Nb3Sn 线制成。这些LTS 及HTS 线材都是由牛津仪器集团下的 Oxford Superconducting Technology (OST),公司提供的直到最近科学家们才研发出了18T 以上的宽口径磁体，使用的方法是将磁体过冷到2.2K. 而保持磁体温度在4.2K 非常重要，因为这样可以显著减少液氦消耗。

4.2K 是氦在一个大气压下的沸点。在近几年液氦的价格不断攀升，造成低温试验的成本不断攀升。4.2K 的超导磁体同样可以为将来发展再冷凝技术提供了可能。这样的再冷凝技术使用了机械制冷机(例如脉冲管制冷机)，可以把挥发出来的液氦重新冷凝回杜瓦中去。 22 特斯拉场强磁体的成功研发是IMPDAHMA 项目中HTS 磁体项目的重要一步。IMPDAHMA 项目是由英国科技战略委员发起的科研项目，历时三年，由牛津仪器和南安普敦大学低温所及Vector Fields Ltd 公司共同承担.

Ziad Melhem 博士, 牛津仪器公司IMPDAHMA 项目负责人表示, “我们很高兴达成这样的成果，该项目为LTS 和HTS 材料组合超导磁体创造了一个新纪录。由IMPDAHMA 引领创造强磁场中应用全HTS 材料，将加速磁体应用中的HTS 材料探索。当 HTS 材料性质和制造过程不断进步时，人们将由能力实现更高的磁场强度。 “ Derek Allen, 英国科技战略委员会首席科学家表示,“英国科技战略委员会的部分职责是支持英国进行技术创新，我们很高兴协助这个项目，使英国在超导磁体技术方面处于世界领先地位。”

牛津仪器超导磁体

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周锦帆