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武汉国家脉冲强磁场科学中心,记者来到稳态强磁场实验装置现场

发布时间:2020-05-06 11:16编辑:概况浏览(136)

    日前,全球强磁场论坛年会在荷兰举办,同时举行了荷兰强磁场-自由电子激光实验室新楼的揭牌仪式。  美国、中国、荷兰、法国、德国、日本等国的几大强磁场实验室均选派科研人员参加了此次年会。  荷兰教育、文化和科学女部长为荷兰强磁场的新楼揭牌。荷兰奈梅亨强磁场实验室是欧洲强磁场实验室联盟的成员单位,该实验室已建成的自由电子激光器配套实验装置为目前世界独有。   自由电子激光器在短波长、大功率、高效率和波长可调节这四大主攻方向上,为激光学科的研究开辟了一条新途径,它可望用于对凝聚态物理学、材料特征、激光武器、激光反导 弹、雷达、激光聚变、等离子体诊断、表面特性、非线性以及瞬态现象的研究,在通讯、激光推进器、光谱学、激光分子化学、光化学、同位素分离、遥感等领域,它应用的前景也很可观。  超强磁场  是指采用超导技术产生的5T(Tesla)以上的磁场,同时也包括采用脉冲技术、或者混合磁体技术或者超高功率电磁铁技术产生的超高强磁场,也不排除探讨宇宙中黑洞产生的108 T的极限磁场。但从时效性和经济的角度考虑,能长时间经济地维持5T以上的磁场还只有依靠超导技术。   属于国家重大科技基础设施,是一个针对多学科实验研究需要的强磁场极端实验条件设施,包括十台强磁场磁体装置和六大类实验测量系统以及极低温、超高压实验系统,多项技术和性能达到国际领先水平,实现了我国稳态强磁场极端条件的重大突破。  合肥强磁场装置是世界上第二台达到这一级别的装置,这使我国成为继美国、法国、荷兰、日本之后第五个拥有稳态强磁场的国家。  自由电子激光器  是一种新型的强相干辐射源。由于它可能具有高功率、高效率、波长的大范围调谐和超短脉冲的时间结构等一系列优良特性而受到人们的格外重视。目前, 除自由电子激光器之外, 还没有一种激光器能同时具备这些特点。这是因为它产生激光的原理与以往的激光器有本质上的不同。自由电子激光器是利用相对论电子束通过周期磁场将电子束的动能转换为辐射能。

    国家脉冲强磁场科学中心自行研制的90.6 特斯拉脉冲磁体。

    “我们目前正在进行的工作,就是全面冲刺45T世界纪录! ”12月5日,面对记者的采访,中科院稳态强磁场中心磁体科学部副主任陈文革研究员开门见山地说。

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    “硬科技”,是对人工智能、航空航天、生物技术、光电芯片、信息技术、新材料、新能源、智能制造等领域中的高精尖原创技术的统称。是衡量一个国家科技创新实力的标尺,也是我国创新驱动发展战略的关键环节。  近年来,随着我国科学技术不断发展,从载人航天、探月工程、超级计算机等工程建设,正在逐渐提升我国的科研威望。在仪器领域,我国正积极通过集中力量发展高端制造业,加强重大科技基础设施建设,从而提升国家整体科技实力。  稳态强磁场实验装置是国家发改委批准立项建设的“十一五”国家重大科技基础设施,其目标是要建设稳态强磁场极端实验条件,以便满足我国物理、化学、材料、生命科学等多学科前沿探索对于稳态强磁场等极端实验条件的需要。根据国家发改委批准的工程方案,稳态强磁场实验装置建设工期为五年,但从第三年起陆续建成的实验装置可以先期投入试运行,进入“边建设、边运行”阶段。  2017年6月,稳态强磁场实验装置项目通过了由中科院条件保障与财务局组织的工艺验收、工艺鉴定,并给出工艺鉴定意见。最后,专家组一致认为:稳态强磁场装置磁体技术和综合性能达到国际领先水平。”  2017年9月27日,国家重大科技基础设施“稳态强磁场实验装置”在合肥通过验收,使我国成为继美国、法国、荷兰、日本之后第五个拥有稳态强磁场的国家。据了解,目前该装置已建成3台场强创世界纪录的水冷磁体,建成场强排名全球第二的40T级混合磁体,将向45T的世界纪录发起冲击。稳态强磁场实验装置采取“边建设边运行”的创新模式,在科研成果、人才队伍、成果转化等方面取得了一系列突破。  2017年底,中国科学院下发《关于授予2017年度中国科学院杰出科技成就奖的决定》,共奖励10个研究集体和个人。“稳态强磁场实验装置研究集体”名列其中。  近日,在合肥科学岛上,世界第二台稳态强磁场实验装置正在运行。相关负责人称,目前该稳态强磁场产生的磁场强度为42.9万高斯,相当于地球磁场的80万倍。“准备今年在原有基础上进一步完善相关条件,让其磁场强度达到45万高斯,比肩美国的稳态强磁场装置,达到世界最强。”  纵观我国稳态强磁场实验室装置成果历程,去年9月,我国稳态强磁场实验装置正式竣工,通过验收。据介绍,迄今为止,已有170多个用户单位的1600多个课题组在该装置上开展科学研究,并已产出若干原创性科学成果。着实为我国提升我国科技水平做出了突出贡献。  所谓科技造就未来,当前世界竞争格局正在改变,新兴技术的崛起让科技产业的发展动向更趋于智能化、便携化、绿色化。牢牢围绕“硬科技打造硬实力”这一主题,我国高端装备引进渐渐开始走出国门。对于仪器行业而言,让国产仪器不断提高自身科技实力,树立良好的品牌形象,同样是一条正确的选择道路。 标签: 实验装置

    10月23日,我国十一五期间部署建设的国家重大科技基础设施项目脉冲强磁场实验装置,在湖北武汉通过国家验收,标志着我国成为继美、德、法之后第四个拥有国际顶级水平大型脉冲磁场实验装置的国家。

    今年9月27日,稳态强磁场大科学装置通过国家验收,经过多年自主创新,强磁场研制团队打破国际技术壁垒,成功克服关键材料国际限制、关键技术国内空白等重大难题,超越法国、荷兰、日本等发达国家,建成继美国之后世界第二台40T级混合磁体,建成三台场强创世界纪录的水冷磁体,建立了国际领先水平的科学实验系统,实现了我国稳态强磁场极端条件的重大突破。

    最先进的电源、磁体和控制系统,武汉国家脉冲强磁场科学中心已跻身国际领先的脉冲强磁场设施。2018年12月初,武汉国家脉冲强磁场科学中心,一次次电磁风暴的袭击,让物质被迫吐露不为人知的秘密。

    据介绍,强磁场与极低温、超高压等,被列为现代科学实验最重要的极端条件之一。脉冲强磁场技术是产生强磁场的重要技术,建设脉冲强磁场实验装置可为凝聚态物理、材料、磁学、化学、生命与医学等领域科学研究提供理想的研究平台。

    磁现象是自然界的基本现象之一,地球磁场强度约0.5高斯(磁感应强度或磁通量单位)。1万高斯等于1特斯拉,目前世界上产生稳态磁场强度最高的是美国国家强磁场实验室,实现磁场强度为45T。 “我们现在的目标就是要达到甚至超过美国国家强磁场实验室获得的稳态磁场强度。但获得极高的磁场就像跳高一样,越往上越难,需要我们将现有材料用到极限,工艺设计水平上也要求极高,来不得半点马虎。 ”陈文革表示。

    为什么中国要建自己的强磁场中心?因为,脉冲强磁场装置作为大型极端条件实验平台,可为物理、材料、生命等多个领域的科学家提供超强磁场、极低温、高压的复杂实验环境,为相关学科的基础科研开辟崭新的视角。

    另据人民日报报道,23日,我国十一五期间部署建设首批由高校承建的国家重大科技基础设施之一华中科技大学脉冲强磁场实验装置通过国家竣工验收,标志着我国拥有了国际顶级水平的脉冲磁场实验装置,成为继美、德、法之后第四个拥有大型脉冲磁场实验装置的国家。

    “强磁场是支持科学前沿探索的一种极端实验条件,磁场越高,科学发现的机遇越多。 ”强磁场中心科研办主任盛志高告诉记者,强磁场是调控物质量子态重要参量,在发现新现象、揭示新规律、探索新材料、催生新技术等方面具有不可替代作用。随着40T级混合磁体建成,强磁场中心完善了独特的测试平台,国内外很多科学家都希望利用强磁场独特的测试系统进行高场下量子功能材料、生物学、医学等研究。

    2008年4月25日,强磁场中心破土动工。仅仅11个月后,中心的脉冲强磁场实验装置样机系统就已研制完成。磁场强度从2011年的83特斯拉,到2013年90.6特斯拉,中心不断刷新着我国脉冲磁场强度纪录,也一直保持着亚洲第一、世界第三的排名。

    基础科研必需品

    在科研人员的引导下,记者来到稳态强磁场实验装置现场,一位年轻人正在装置旁的计算机上录入数据。原来复旦大学张远波教授团队的研究生正在这里做实验,他告诉记者,不久前张远波课题组和中国科大陈仙辉课题组合作首次在强磁场下观测到黑磷中的量子霍尔效应,为进一步研究黑磷中的量子输运奠定了基础。 “过去,我们的主要数据是在美国强磁场国家实验室完成的,现在在合肥强磁场中心就可以了。 ”

    “磁场与电流成正比,而磁体承受的力和热,与磁场的平方成正比。所以越往上走越难。就好像百米跑从9.9秒提高到9.8秒那样难。”国家脉冲强磁场科学中心主任李亮说。

    提供现代科学实验极端条件的理想平台

    “针对急性白血病的一个国家I类创新靶向药物,我们经过4年的研发完成了全面的临床前评估,已经向国家药监部门递交了临床试验申请。 ”在强磁场中心的一间实验室里,从哈佛大学医学院归国的刘青松研究员见到记者后兴奋地介绍。

    “美国从70T到90T走了20年,德国用了15年,中国则是4年。”李亮说。

    从此以后,我们在强磁场环境下做实验,再不用找关系到国外实验室排队了!验收现场,验收委员会专家、长期从事磁学和磁性材料研究的中国科学院院士都有为难掩激动

    近年来,他带领药物学研究团队瞄准当前我国高发的肿瘤如白血病、肺癌、乳腺癌、胃癌、肠癌以及淋巴癌等,依托强磁场大科学装置平台,特别是高场核磁共振和共振成像装置,使用以核磁为核心的高通量筛选技术和片段式药物设计理念,开发了一系列具有自主知识产权的创新靶向抑制剂,目前多个成药性良好的抑制剂正在根据国家监管机构的要求进行完善的临床前评估,以期尽快进入临床试验。

    线圈使用寿命超出国际同行近1倍

    简单来讲,这就相当于提供了一个极端环境下的实验平台。 华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心主任李亮介绍说,强磁场被列为现代科学实验最重要的极端条件。大多数科学效应的显现都与磁场强度有关:磁场强度越高,效应就会越明显,有些科学效应甚至只有在强磁场环境中才会显现。

    强磁场技术的发展会给我们的现实生活带来很多变化,“比如医院里的磁共振成像就利用了强磁场技术。实际上,磁场越强,能看到的越清晰,强磁场科学中心的研究设备,甚至可以清晰地看到脑细胞。未来,在强磁场环境下,我们可以看到更为微观的信息,分析人的新陈代谢,对病理过程进行直接的代谢分析。 ”强磁场作为一种独特的条件,可以改变材料,甚至创造新材料。比如强磁场可以帮助硅的提纯,实现更高等级的单晶硅材料,衍生更好的电子产品。强磁场可以帮助高温超导材料的研发,超导状态下的材料电阻可以忽略,这意味着未来电力的输送将不会有任何损耗。 “随着45T甚至强度更高的稳态强磁场的研制成功,将为我国新材料、物理、化学、生命科学的研究提供更强大、更先进的平台。 ”陈文革兴奋地说。

    1820年,丹麦人奥斯特无意间发现,导线通电,附近的小磁针会跳动。从此,人们一直在用通电线圈来制造磁场。瞬间强电流产生的几毫秒时间的强磁场,叫做脉冲强磁场,它比稳态磁场更高。

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