牛津儀器(qì)超導部成(chéng)功(gōng)研發出磁體溫度在4.2K時場強可(kě)以(yǐ)達到22.07特斯拉的全超導磁體,這是牛津儀器在高溫超導(dǎo)(HTS)及低溫(wēn)超導(LTS)材料技術方麵不(bú)斷努力得到的又一傑出成果。
20T的超導磁(cí)體僅使(shǐ)用LTS材料就可以在溫度為4.2K時在(zài)78mm的寬孔徑中實現20特斯拉的磁場。22特斯拉磁體的組裝方法是通過把兩個HTS線圈裝入一個20T,78mm寬孔徑的磁體中來將磁場強度進(jìn)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(bù)。如此高的磁場是物理科學和(hé)生物科(kē)學研究納(nà)米技術和生命科學新領域的有(yǒu)力(lì)工具。在目前的技術能力下為實現如此高的場(chǎng)強隻能通過使用常導型磁體,這種磁體(tǐ)具有很高的功耗(hào),並且需要專(zhuān)門的配套基礎設施來進(jìn)行安裝運轉。
兩個HTS芯為10cm高的同軸螺線管磁體(tǐ),使用1.5mm直徑的 Bi-2212 繞線。每一個芯是6層, 使用卷繞和再(zài)反應技術製造,然後在真空中環氧封裝 . 內部線圈的直徑分別是25和55毫米(mǐ)。 外層20 特斯拉寬(kuān)口徑(jìng)超導磁體(tǐ)使用 NbTi 以及高性能的RRPTM Nb3Sn 線製成。這些LTS及(jí)HTS 線材都是由牛津儀器集團下的(de) Oxford Superconducting Technology (OST),公司提供的(de)。
直到(dào)最近科學家們才研發(fā)出了18T以上的寬(kuān)口徑磁體,使用的方法是將磁體過冷到2.2K. 而保持磁體溫度在4.2K非常重要(yào),因為這樣(yàng)可以(yǐ)顯著(zhe)減少(shǎo)液(yè)氦消耗。4.2K是氦(hài)在一個大氣壓下的(de)沸(fèi)點。在近幾年液氦的價格不斷攀升(shēng),造成低溫試驗的成本不斷攀升。 4.2K的超導磁體同樣可(kě)以為(wéi)將來(lái)發展再冷凝技(jì)術提供了可能。這樣的再(zài)冷凝技術(shù)使用了機械製冷機(例如脈衝管製冷機),可以把揮(huī)發出來的液氦重新冷凝回杜瓦中去。
22特斯拉場強磁體的成功研發是IMPDAHMA項目中HTS磁(cí)體項目的重要一步。 IMPDAHMA項目是由英國科技戰略委(wěi)員發起的科研項目,曆時三年,由牛津儀器和南安普敦大學低溫所及Vector Fields Ltd 公司共同承擔。
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(mù)為LTS和HTS材(cái)料組合超導磁體創造(zào)了一個新紀錄。由IMPDAHMA引領創造強磁場中應用全HTS材料,將加速磁體應用中(zhōng)的HTS材料探索。當 HTS材料性質和製造過程不斷進步(bù)時,人(rén)們將由能力實現更高的磁場強度(dù)。 “
Derek Allen, 英國科技戰略委(wěi)員會(huì)首席科學家表示, “英國科技戰略委員會的部分職責是支持英國進行技術創新,我們很高興協(xié)助這個項目,使英國在超導磁體技術方麵處於世界領先地位。”.
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更多>2018-10-12