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牛津儀器成功研發(fā)22特斯拉超導(dǎo)磁體(4.2K)

發(fā)布時間:2008-11-17 作者: 來源: 瀏覽:967

      牛津儀器超導(dǎo)部成功研發(fā)出磁體溫度在4.2K時場強(qiáng)可以達(dá)到22.07特斯拉的全超導(dǎo)磁體,這是牛津儀器在高溫超導(dǎo)(HTS)及低溫超導(dǎo)(LTS)材料技術(shù)方面不斷努力得到的又一杰出成果。 
      20T的超導(dǎo)磁體僅使用LTS材料就可以在溫度為4.2K時在78mm的寬孔徑中實現(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(qiáng)度進(jìn)一步提高,這也為實現(xiàn)全超導(dǎo)的25-30特斯拉的磁體邁出了重要的一步。如此高的磁場是物理科學(xué)和生物科學(xué)研究納米技術(shù)和生命科學(xué)新領(lǐng)域的有力工具。在目前的技術(shù)能力下為實現(xiàn)如此高的場強(qiáng)只能通過使用常導(dǎo)型磁體,這種磁體具有很高的功耗,并且需要專門的配套基礎(chǔ)設(shè)施來進(jìn)行安裝運轉(zhuǎn)。

     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(yīng)技術(shù)制造,然后在真空中環(huán)氧封裝 . 內(nèi)部線圈的直徑分別是25和55毫米。 外層20 特斯拉寬口徑超導(dǎo)磁體使用 NbTi 以及高性能的RRPTM Nb3Sn 線制成。這些LTS及HTS 線材都是由牛津儀器集團(tuán)下的 Oxford Superconducting Technology (OST),公司提供的。

      直到最近科學(xué)家們才研發(fā)出了18T以上的寬口徑磁體,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,因為這樣可以顯著減少液氦消耗。4.2K是氦在一個大氣壓下的沸點。在近幾年液氦的價格不斷攀升,造成低溫試驗的成本不斷攀升。 4.2K的超導(dǎo)磁體同樣可以為將來發(fā)展再冷凝技術(shù)提供了可能。這樣的再冷凝技術(shù)使用了機(jī)械制冷機(jī)(例如脈沖管制冷機(jī)),可以把揮發(fā)出來的液氦重新冷凝回杜瓦中去。

     22特斯拉場強(qiáng)磁體的成功研發(fā)是IMPDAHMA項目中HTS磁體項目的重要一步。 IMPDAHMA項目是由英國科技戰(zhàn)略委員發(fā)起的科研項目,歷時三年,由牛津儀器和南安普敦大學(xué)低溫所及Vector Fields Ltd 公司共同承擔(dān)。

      Ziad Melhem博士, 牛津儀器公司IMPDAHMA 項目負(fù)責(zé)人表示, “我們很高興達(dá)成這樣的成果,該項目為LTS和HTS材料組合超導(dǎo)磁體創(chuàng)造了一個新紀(jì)錄。由IMPDAHMA引領(lǐng)創(chuàng)造強(qiáng)磁場中應(yīng)用全HTS材料,將加速磁體應(yīng)用中的HTS材料探索。當(dāng) HTS材料性質(zhì)和制造過程不斷進(jìn)步時,人們將由能力實現(xiàn)更高的磁場強(qiáng)度。 “

      Derek Allen, 英國科技戰(zhàn)略委員會首席科學(xué)家表示, “英國科技戰(zhàn)略委員會的部分職責(zé)是支持英國進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,我們很高興協(xié)助這個項目,使英國在超導(dǎo)磁體技術(shù)方面處于世界領(lǐng)先地位?!?


 

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