楚天都市報(bào)11月22日訊(記者樂毅 通訊員程遠(yuǎn) 王瀟瀟 高翔)剛剛，記者從華中科技大學(xué)獲悉，今天，該校國(guó)家脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心成功實(shí)現(xiàn)64特斯拉脈沖平頂磁場(chǎng)強(qiáng)度，創(chuàng)造了脈沖平頂磁場(chǎng)強(qiáng)度新的世界紀(jì)錄。
此次該校64特斯拉脈沖平頂磁場(chǎng)，使用了具有獨(dú)立層間加固結(jié)構(gòu)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(guó)際同類型磁場(chǎng)系統(tǒng)的1/10，磁場(chǎng)強(qiáng)度更是一舉超過此前美國(guó)國(guó)家強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造的60特斯拉脈沖平頂磁場(chǎng)強(qiáng)度世界紀(jì)錄，成為全球最高強(qiáng)度的脈沖平頂磁場(chǎng)。
據(jù)中國(guó)工程院潘垣院士介紹，脈沖平頂磁場(chǎng)兼具穩(wěn)態(tài)和脈沖兩種磁場(chǎng)的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的強(qiáng)度且在一段時(shí)間保持很高的穩(wěn)定度。此次在測(cè)試64特斯拉平頂磁場(chǎng)的同時(shí)，國(guó)家脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心也成功開展了重費(fèi)米子材料CeRhIn5的比熱測(cè)量，這表明過去只能在穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)下開展的核磁共振、比熱、拉曼光譜等研究工作在更高場(chǎng)強(qiáng)下成為可能。
為了獲取高強(qiáng)度和高穩(wěn)定度的脈沖平頂磁場(chǎng)，需要解決磁場(chǎng)產(chǎn)生過程中的大電流精確調(diào)控和強(qiáng)電磁力下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的難題，目前國(guó)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(shí)驗(yàn)效率低等問題。為此，該校科研人員提出了雙電容器耦合態(tài)調(diào)控新方案，首次實(shí)現(xiàn)了電容器驅(qū)動(dòng)的脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)波形調(diào)控，并成功實(shí)現(xiàn)64特斯拉、3‰穩(wěn)定度的脈沖平頂磁場(chǎng)，使我國(guó)脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)技術(shù)走在了世界最前列。
“此次實(shí)現(xiàn)的64特斯拉平頂磁場(chǎng)是我們技術(shù)創(chuàng)新的重要成果之一。”國(guó)家脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心主任李亮教授介紹道，“為了滿足科學(xué)研究需求，脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)需要具備磁場(chǎng)強(qiáng)度高、平頂穩(wěn)定度高和重復(fù)頻率高等特點(diǎn)。國(guó)際上其他脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室都是通過研制不同磁體分別實(shí)現(xiàn)這三類磁場(chǎng)，而我們武漢國(guó)家脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心基于強(qiáng)磁場(chǎng)核心技術(shù)的全面掌握，通過電源與磁體的協(xié)同控制，可以讓同一個(gè)實(shí)驗(yàn)站的同一個(gè)磁體產(chǎn)生高強(qiáng)度、高穩(wěn)定度和高重頻的脈沖磁場(chǎng)，為相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究提供獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)條件。此次實(shí)現(xiàn)64特斯拉平頂磁場(chǎng)的磁體還產(chǎn)生了45特斯拉/50赫茲的超高重頻磁場(chǎng)，將國(guó)際同類磁場(chǎng)重復(fù)頻率提高了2個(gè)數(shù)量級(jí)，且波形和頻率都能很方便的調(diào)節(jié)，這也是我們技術(shù)領(lǐng)先的重要體現(xiàn)。”
脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置是華中科技大學(xué)承建的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，是首個(gè)由教育部高校承建并按時(shí)通過驗(yàn)收對(duì)外開放的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，已累計(jì)為60多家國(guó)內(nèi)外高校和科研機(jī)構(gòu)開展脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)下的科學(xué)研究700余項(xiàng)，相關(guān)科研成果在Science、Nature及子刊等高水平期刊發(fā)表論文600余篇，有力地支撐了我國(guó)凝聚態(tài)物理、材料、化學(xué)、生命等前沿基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展。在今年5月的國(guó)際評(píng)估中，該裝置被來自美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本等國(guó)際強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室的專家評(píng)價(jià)為“國(guó)際領(lǐng)先的脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)設(shè)施之一”。
