牛津(jīn)儀器超導部成(chéng)功研發出磁體溫度在4.2K 時場強可以達到22.07 特斯拉的全超(chāo)導(dǎo)磁體,這是牛津儀器在高溫(wēn)超導(HTS)及低溫超導(dǎo)(LTS)材料技術(shù)方麵不斷(duàn)努力(lì)得到的(de)又一傑出成果(guǒ)。
20T 的超導磁體僅使用(yòng)LTS 材料就可以在溫度為4.2K 時在78mm 的(de)寬孔徑中實現(xiàn)20 特斯拉的磁場。22特斯拉磁體的組裝方法是通(tōng)過把兩個HTS 線圈裝入(rù)一個20T,78mm 寬孔徑的磁體(tǐ)中來將磁場強(qiáng)度進一步提高,這也為實現全超導的25-30 特斯拉的磁體邁出了重要的一步。如此高的磁場是物(wù)理科學和生物科學研究納米(mǐ)技術和生命科學新領域的有力工具。在目前的技術能力下為實現如此高的場強隻能(néng)通過使用常(cháng)導型磁體,這種磁體具有很高的功耗,並且需(xū)要專門的配套基礎設施來進行安裝運轉。兩個HTS 芯為10cm 高的同軸螺線管磁體,使用1.5mm 直徑的 Bi-2212 繞線。每一個芯是6 層, 使用卷繞和再反應技術製造,然後在真空中(zhōng)環氧封裝 . 內部線圈的(de)直徑分別是25 和55 毫米。外層20 特斯拉寬口徑超導磁體使用 NbTi 已經高性(xìng)能的(de)RRPTM Nb3Sn 線製成。這些LTS 及HTS 線材都是由牛津儀器集團下的 Oxford Superconducting Technology (OST),公司 提供的直(zhí)到最近科學家們才研發出了18T 以上的寬口徑磁體,使用的方(fāng)法是將磁體過冷到2.2K. 而保持磁體溫度在4.2K 非常重要,因為這樣可(kě)以顯著減少液氦消耗。
4.2K 是氦在(zài)一個大氣壓下的沸點。在近幾年液氦的價格不斷攀(pān)升,造成低溫試驗的成本不(bú)斷攀升。4.2K 的超導磁體同樣可以為將來發展再冷凝技術提供了可(kě)能。這樣的再冷凝技術使用了機械製冷機(例如脈衝管製冷機),可以把揮發出來的液(yè)氦重新冷凝回杜瓦中去。22 特斯拉場強磁體的成功研(yán)發是IMPDAHMA 項目中HTS 磁體項目的重要一步。IMPDAHMA 項目是(shì)由英國科技戰略委員發起的科研項目,曆時三年,由牛津儀(yí)器和南(nán)安普敦大學低溫所及Vector Fields Ltd 公司共(gòng)同承擔.
Ziad Melhem 博士, 牛津儀器公司IMPDAHMA 項目負責人表示, “我們很高興達成這樣的成果,該項目為LTS 和HTS 材料組合超導磁(cí)體創造了一個新紀錄。由IMPDAHMA 引領創造強磁場中應用全HTS 材料,將加速磁(cí)體應(yīng)用(yòng)中的HTS 材料探索。當 HTS 材料性質和製造過程不斷進步時,人們將(jiāng)由能力實現更(gèng)高的磁場強度。 “ Derek Allen, 英國科技戰略委員會首席科學家表示,“英國科技(jì)戰略委員會的部分職責是支持英國進行技(jì)術創新(xīn),我們很高興(xìng)協(xié)助這個項目,使英國在超導磁(cí)體技(jì)術方麵(miàn)處(chù)於世界領先地位。”
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