作者:沈春蕾 孙策 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2016/11/14 14:45:05
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磁场强度世界第二高的稳态磁体装置研制成功

 

11月13日下午,中国科学院强磁场科学中心磁体实验大厅一片欢呼,我国自主研制的混合磁体装置调试获得成功,实现了任务目标——40万高斯稳态磁场。

“这台混合磁体装置也正式成为磁场强度在世界排名第二高的稳态强磁场装置,不久还有望冲击45万高斯稳态磁场的世界纪录。”中国科学院合肥物质科学研究院院长兼强磁场中心主任匡光力告诉《中国科学报》记者。

匡光力介绍,混合磁体由外超导磁体和套在其中的水冷磁体组合而成。一个月前,水冷磁体单独调试成功,能够产生30万高斯的稳态磁场;一周前,低温孔径达920毫米的大型高场超导磁体调试成功,能够产生10万高斯的稳态磁场。今天,两个磁体成功合体,共同产生了40万高斯的稳态磁场,终于圆了相关科研人员奋斗了八年的梦想!

强磁场是支持科学前沿探索的一种极端实验条件,磁场越高,科学发现的机遇越多,因此,强磁场装置必然追求更高的磁场。匡光力说:“追求极高的磁场就像攀登珠穆朗玛峰,到达极限之前,需要克服许多困难方能成功。”

混合磁体是国际上产生最高稳态磁场的主要选择,但选择它就意味着选择了一系列重大技术挑战——其水冷磁体必须解决材料和结构的优化选择问题,面临巨大电磁力和严峻的发热问题,差之毫厘,失之千里,且给它供电的数千万瓦级的稳态直流电源本身也是一项重大技术挑战;其超导磁体孔径巨大,导体的材料选择、结构选择和磁体生产工艺以及与之配合的低温冷却技术等都是技术难题,此前国际上已有多个大型高场超导磁体因技术问题而失败,而我国在高场超导磁体技术方面原有基础薄弱。

混合磁体研制难度大不仅体现在上述方面,看似简单的磁体安装稍有偏差即可能导致巨大破坏,两个磁体的磁中心面或磁轴如不能重合,即便相差一毫米,磁体也将面临数吨的相互作用力。一位著名的国际强磁场技术专家此前曾一再感叹:“世界上还没有真正完全研制成功的混合磁体装置。”

刚调试成功的混合磁体装置是中国科学院强磁场科学中心承担的国家“十一五”重大科技基础设施——稳态强磁场实验装置项目所包含的九台磁体装置中产生磁场最高的磁体,也是最后研制成功的磁体,此前研制成功的水冷磁体中有三台创造了单项世界纪录。

这次混合磁体的调试成功标志着强磁场中心承担的稳态强磁场装置项目的主要任务已经完成,它的研制成功是我国强磁场技术发展的重要里程碑。据悉,混合磁体装置将主要用于新型功能材料的量子行为研究。(沈春蕾 孙策)

 
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