牛津儀器超導部成功研發出全超導磁體

牛津儀器超導部成功研發出磁體溫度在4.2K 時場強可以達到22.07 特斯拉的全超導磁體，這是牛津儀器在高溫超導(HTS)及低溫超導(LTS)材料技術方面不斷努力得到的又一杰出成果。

20T 的超導磁體僅使用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。如此高的磁場是物理科學和生物科學研究納米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只能通過使用常導型磁體，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制造，然后在真空中環氧封裝 . 內部線圈的直徑分別是25 和55 毫米。外層20 特斯拉寬口徑超導磁體使用 NbTi 已經高性能的RRPTM Nb3Sn 線制成。這些LTS 及HTS 線材都是由牛津儀器集團下的 Oxford Superconducting Technology (OST),公司提供的直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 的超導磁體同樣可以為將來發展再冷凝技術提供了可能。這樣的再冷凝技術使用了機械制冷機(例如脈沖管制冷機)，可以把揮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 磁體項目的重要一步。IMPDAHMA 項目是由英國科技戰略委員發起的科研項目，歷時三年，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，該項目為LTS 和HTS 材料組合超導磁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，將加速磁體應用中的HTS 材料探索。當 HTS 材料性質和制造過程不斷進步時，人們將由能力實現更高的磁場強度。 “ 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，我們很高興協助這個項目，使英國在超導磁體技術方面處于世界領先地位。”