45.22萬高斯！
我國穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)重大突破，混合磁體裝置產(chǎn)生了45.22特斯拉的穩(wěn)態(tài)磁場，相當(dāng)于地球磁場的90多萬倍，打破了自1999年以來，由美國國家強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)室混合磁體創(chuàng)造的45特斯拉的世界紀(jì)錄，從此我國成為這一世界紀(jì)錄的保持者！
對于吃瓜群眾而言，這事聽起來似乎很厲害，但自己一臉懵逼。
“這個(gè)世界紀(jì)錄是如何創(chuàng)造的？”
“我國創(chuàng)造相當(dāng)于地球磁場90多萬倍強(qiáng)度磁場究竟有啥用？”
“跟我有什么關(guān)系？”
這事還真的跟你有關(guān)系，咱們在醫(yī)院用到的核磁共振就和它有關(guān)系。別急啊，這篇文章就帶你詳細(xì)了解一下。
世界紀(jì)錄是如何創(chuàng)造的？
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場科學(xué)中心一共有10臺磁體，其中包括：5臺水冷磁體，4臺超導(dǎo)磁體以及1臺混合磁體。
此次45.22萬高斯的世界紀(jì)錄是由一臺磁體口徑32毫米的混合磁體產(chǎn)生的。
混合磁體由內(nèi)水冷磁體，外超導(dǎo)磁體組合而成，外圍包括復(fù)雜的配套支撐系統(tǒng)。混合磁體是國際上難度最高的磁體，但它也是能夠產(chǎn)生最高穩(wěn)態(tài)磁場的磁體，此次咱們也就是用它來打破的美國保持23年之久的世界紀(jì)錄。
科學(xué)家很早就知道，電和磁有很密切的關(guān)系，電可以生磁，咱們家用的導(dǎo)線就會有磁場，只是磁場太弱了，為了制作出更強(qiáng)的磁場，咱們必須要想點(diǎn)辦法。
比如：把一根直導(dǎo)線纏繞幾圈，得到一個(gè)螺旋管，產(chǎn)生的磁場就比單根導(dǎo)線磁場強(qiáng)。如果在螺旋管中間放入一個(gè)鐵芯，得到的磁場就會進(jìn)一步增強(qiáng)。
這樣簡單的裝置能夠產(chǎn)生的磁場是有限的，無法進(jìn)一步突破，為了獲得更強(qiáng)的磁場，咱們的科學(xué)家設(shè)計(jì)了更復(fù)雜的裝置，比如：水冷磁體裝置，超導(dǎo)磁體裝置，以及內(nèi)水冷磁體，外超導(dǎo)磁體的混合磁體裝置。
- 超導(dǎo)磁體
超導(dǎo)，就是在低溫環(huán)境下，處于超導(dǎo)態(tài)的導(dǎo)體電阻會消失的一種材料，超導(dǎo)磁體就是帶有磁性的超導(dǎo)體。超導(dǎo)磁體在直流電的條件下運(yùn)行，不會發(fā)生能量損耗，可以通過強(qiáng)度很大的電流產(chǎn)生巨大的磁場。
超導(dǎo)材料有很多，但是我國選擇的是鈮三錫，混合磁體的外超磁體由7組鈮三錫超導(dǎo)股線，繞成的超導(dǎo)線圈組成。
超導(dǎo)材料有了，可該如何降低超導(dǎo)材料的溫度呢？
液氦就是比較好的選擇，在常溫環(huán)境下，液氦的溫度不高于268.9 ，液氦從導(dǎo)線內(nèi)部流過時(shí)，就可以降溫，讓超導(dǎo)磁體能夠在零電阻的工作環(huán)境下工作，產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場。
- 水冷磁體
水冷磁體則是由比特片組裝而成，提到比特片很多人會想到比特幣，其實(shí)它倆沒有任何關(guān)系，比特片是由大小不一的圓形片狀組成，仔細(xì)看，你會發(fā)現(xiàn)它身上有許多小孔，事實(shí)上，這些小孔的大小和位置也是經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)。
比特片的制作非常復(fù)雜，除了尺寸和小孔的位置、形狀要求之外，對光滑度要求也極高，不能有毛刺，去除毛刺后還要拋光，鍍銀，以及組裝時(shí)要求環(huán)境非常潔凈。
水冷磁體裝置會使用比特片和絕緣片堆疊到一起組成，就好像是螺旋管一樣，只不過螺旋管用到的是導(dǎo)線，這里用到的是比特片。
在組裝時(shí)，工作人員會根據(jù)科學(xué)計(jì)算，研究合適的比特片大小，開孔位置和形狀等，在安裝時(shí)還要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖，確保每一片都要能裝到位，這樣才能夠讓電流能夠按照既定的方案分布。
之所以叫做水冷磁體，是因?yàn)樵撗b置必須要通入高功率的電流，通電電流可達(dá)到2萬安培以上，此次破紀(jì)錄實(shí)驗(yàn)，在維持45.22萬高斯穩(wěn)態(tài)時(shí)內(nèi)水冷磁體的電流達(dá)到了39650安培。
在此過程中會產(chǎn)生大量的熱量，為了帶走這些熱量，需要用到水流冷卻。當(dāng)然了，用于冷卻的水也不是普通的水，而是去離子水，既能夠防止導(dǎo)電，也能夠防止水垢影響實(shí)驗(yàn)裝置的精密度。
合肥科學(xué)島穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置混合磁體產(chǎn)生的45.22萬高斯（相當(dāng)于45.22特斯拉），其中11特斯拉是由外超導(dǎo)磁體貢獻(xiàn)，34.22特斯拉是由內(nèi)水冷磁體貢獻(xiàn)。
此次我們能夠破紀(jì)錄，主要貢獻(xiàn)在于水冷磁體，強(qiáng)光磁預(yù)研項(xiàng)目總工程師陳思躍介紹：
在超導(dǎo)磁體的部分，我們和美國基本水平相當(dāng)，之所以成為世界第一，是因?yàn)槲覀冊谒浯朋w技術(shù)上取得了一些突破。
破世界紀(jì)錄的意義是什么？
穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)重大突破聽起來似乎有點(diǎn)太過于高大上，有點(diǎn)兒不太接地氣。我們很多人并不了解這項(xiàng)世界紀(jì)錄的突破意味著什么？
事實(shí)上，咱們的目的雖然是獲得超強(qiáng)磁場，但咱們并不是為了破紀(jì)錄而破紀(jì)錄，而是有著非?，F(xiàn)實(shí)的考量，咱們真正的目的是要在超強(qiáng)磁場下觀察材料的數(shù)據(jù)。
混合磁體的中心位置有一個(gè)做實(shí)驗(yàn)的空間，咱們可以將想要測試的物質(zhì)放在這里，然后在超強(qiáng)磁場下，該物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生的情況將會傳輸?shù)窖芯咳藛T的計(jì)算機(jī)中，研究人員可以拿到這些數(shù)據(jù)對其進(jìn)行研究。
這可能不太好理解，咱們換一個(gè)比較常見的利用強(qiáng)磁場的裝置。
咱們用到的核磁共振其實(shí)就是利用強(qiáng)大的磁場來探明人體內(nèi)部發(fā)生了什么，其中磁場越強(qiáng)，我們看到的越清晰。
比如：常規(guī)臨床使用的核磁共振是1.5特斯拉和3.0特斯拉，而今年中科院電工研究所成功研制出9.4特斯拉核磁共振， 相比于常規(guī)臨床使用的核磁共振，它能夠獲得更高分辨率的圖像，成像速度更快，而且還能夠?qū)盒阅[瘤以及阿爾茨海默癥等進(jìn)行早期診斷，相比于原來的核磁共振裝置，更強(qiáng)的磁場讓我們更清晰的了解人體。
只不過，人體對磁場是有承受上限的，所以核磁共振用到的磁場并不強(qiáng)。
但是自然材料是沒有生命的，咱們就可以在超強(qiáng)磁場下看到它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
破世界紀(jì)錄的意義就在于，咱們可以看到一些別的國家看不到的現(xiàn)象，針對看到的現(xiàn)象有助于科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新的自然規(guī)律，或者是找到新的解決方案等。
這對于我國科技騰飛至關(guān)重要，畢竟我國已經(jīng)不是過去的追趕者，而是將要成為引領(lǐng)未來的國家。
其實(shí)，在破世界紀(jì)錄之前，咱們的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置就已經(jīng)為170多家單位提供了實(shí)驗(yàn)條件，和國內(nèi)外優(yōu)秀院校都有合作，合作單位可以利用咱們的穩(wěn)態(tài)超強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，目前已經(jīng)開展過超過3000項(xiàng)課題的前沿研究，在許多領(lǐng)域都取得了重大成功。
未來，咱們還會進(jìn)一步打破穩(wěn)態(tài)超強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置的超強(qiáng)磁場的記錄，這不僅能夠造福于我國，對于全人類來說都是一件好事。
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