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華中科技大學強磁場中心創造一項世界紀錄
2018-11-23 17:28:22 來源:楚天都市報

楚天都市報11月22日訊(記者樂毅 通訊員程遠 王瀟瀟 高翔)剛剛,記者從華中科技大學獲悉,今天,該校國家脈沖強磁場科學中心成功實現64特斯拉脈沖平頂磁場強度,創造了脈沖平頂磁場強度新的世界紀錄。

  此次該校64特斯拉脈沖平頂磁場,使用了具有獨立層間加固結構的單線圈磁體,孔徑為21毫米,電容器型脈沖電源供電,能耗7兆焦。磁體重量、電源能量不到國際同類型磁場系統的1/10,磁場強度更是一舉超過此前美國國家強磁場實驗室創造的60特斯拉脈沖平頂磁場強度世界紀錄,成為全球最高強度的脈沖平頂磁場。

  據中國工程院潘垣院士介紹,脈沖平頂磁場兼具穩態和脈沖兩種磁場的優點,能夠實現更高的強度且在一段時間保持很高的穩定度。此次在測試64特斯拉平頂磁場的同時,國家脈沖強磁場科學中心也成功開展了重費米子材料CeRhIn5的比熱測量,這表明過去只能在穩態磁場下開展的核磁共振、比熱、拉曼光譜等研究工作在更高場強下成為可能。

  為了獲取高強度和高穩定度的脈沖平頂磁場,需要解決磁場產生過程中的大電流精確調控和強電磁力下結構穩定的難題,目前國外主要采用的大電源、大磁體的方案存在著體積大、磁體冷卻速度慢和實驗效率低等問題。為此,該校科研人員提出了雙電容器耦合態調控新方案,首次實現了電容器驅動的脈沖強磁場波形調控,并成功實現64特斯拉、3‰穩定度的脈沖平頂磁場,使我國脈沖強磁場技術走在了世界最前列。

  “此次實現的64特斯拉平頂磁場是我們技術創新的重要成果之一。”國家脈沖強磁場科學中心主任李亮教授介紹道,“為了滿足科學研究需求,脈沖強磁場需要具備磁場強度高、平頂穩定度高和重復頻率高等特點。國際上其他脈沖強磁場實驗室都是通過研制不同磁體分別實現這三類磁場,而我們武漢國家脈沖強磁場科學中心基于強磁場核心技術的全面掌握,通過電源與磁體的協同控制,可以讓同一個實驗站的同一個磁體產生高強度、高穩定度和高重頻的脈沖磁場,為相關領域的科學研究提供獨特的實驗條件。此次實現64特斯拉平頂磁場的磁體還產生了45特斯拉/50赫茲的超高重頻磁場,將國際同類磁場重復頻率提高了2個數量級,且波形和頻率都能很方便的調節,這也是我們技術領先的重要體現。”

  脈沖強磁場實驗裝置是華中科技大學承建的國家重大科技基礎設施,是首個由教育部高校承建并按時通過驗收對外開放的國家重大科技基礎設施項目,已累計為60多家國內外高校和科研機構開展脈沖強磁場下的科學研究700余項,相關科研成果在Science、Nature及子刊等高水平期刊發表論文600余篇,有力地支撐了我國凝聚態物理、材料、化學、生命等前沿基礎學科的發展。在今年5月的國際評估中,該裝置被來自美國、德國、法國、日本等國際強磁場實驗室的專家評價為“國際領先的脈沖強磁場設施之一”。

責編:曾紅

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