稳态强磁场实验装置 (磁场实验装置)

2005年,中国科学院和教育部联合提出建设“十一五”国家重大科技基础设施建设项目“稳态强磁场实验装置”的建议,并于2008年获得国家发展改革委批复同意。2016年11月14日,装置调试成功。2017年9月27日,通过国家验收。

1立项

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强磁场是调控物质量子态的重要参量。强磁场极端条件已成为科技界公认的探索科学宝藏的国之重器。我国因缺乏相应的强磁场条件,屡次错失在物质科学等诸多领域开展前沿探索的机遇。为此,2005年,中国科学院和教育部联合提出建设“十一五”国家重大科技基础设施建设项目“稳态强磁场实验装置”的建议,并于2008年获得国家发展改革委批复同意。

2017年3月,合肥综合性国家科学中心在合肥市高新区揭牌,标志着我省创新发展踏上新征程。合肥是继上海之后,国家正式批准建设的第二个综合性国家科学中心,该中心将以合肥现有的稳态强磁场、全超导托卡马克、同步辐射光源3个大科学装置为依托,打造世界一流的科技创新高地。

2简介

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“稳态强磁场实验装置”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。中国科学院合肥物质科学研究院为承担项目单位,中国科学技术大学为共建单位。稳态强磁场研制团队经过多年自主创新,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,成功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。首创SMA组合显微系统,建立了国际领先的科学实验系统,实现了我国稳态强磁场极端条件的重大突破。

中科院合肥研究院党委书记王英俭说:“依托这套装置产出的科研成果量已跻身国际强磁场科研机构的前列。不久的将来,你可以看到合肥强磁场推出的新型核磁共振技术、新型肿瘤药物的诞生,它们将改变我们的生活。”

3调试成功

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2016年11月14日,由中国科学院强磁场科学中心经过8年的科研攻关,自主研制的混合磁体装置调试成功,实现40万高斯稳态磁场。据悉,该磁场强度仅次于美国国家强磁场实验室实现的45万高斯稳态磁场强度。地球磁场强度约0.5高斯,40万高斯稳态磁场强度是地球磁场强度的80万倍。

混合磁体是国际上产生极高稳态磁场的首选,但选择它意味着选择了一系列重大技术挑战。“追求极高磁场,就像攀登珠穆朗玛峰,需要克服很多困难。”匡光力坦言,水冷磁体必须解决材料和结构的优化选择问题,面临巨大电磁力和严峻的发热问题,且给它供电的数千万瓦级稳态直流电源本身也是一项重大挑战,此前国际上已有多个大型强磁场超导磁体因技术问题而失败。

新纪录意味着新高度。在突破一系列关键技术难题后,中科院稳态强磁场装置顺利实现预定40特斯拉的目标,成为我国强磁场技术发展的重要里程碑。作为合肥综合性国家科学中心三大核心大科学装置之一,稳态强磁场将会成为我省科技创新的高地。

4通过验收

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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”通过国家验收。中科院院长、党组书记白春礼,安徽省委副书记、省长李国英,国家发改委高技术司副巡视员白京羽出席验收会并讲话。验收会由中科院副院长王恩哥主持。 

验收会上,中科院合肥物质科学研究院院长、稳态强磁场实验装置工程总经理匡光力作了项目建设总结报告。项目单位根据批复要求高质量地完成了稳态强磁场实验装置建设任务,建成了磁体技术和综合性能国际领先的稳态强磁场实验装置: 

提出了一种水冷磁体设计创新方案,发展了一套全程可量化检测的高精度装配工艺。建成的水冷磁体中有三台磁体的性能指标创世界纪录,其中两台保持至今。强磁场水冷磁体技术达到世界领先水平。 

突破了800毫米室温孔径、磁场强度达10特斯拉的铌三锡超导磁体研制的技术难关,实现了大型强磁场铌三锡超导磁体技术的重大突破,达到国际一流水平。建成了40特斯拉稳态混合磁体装置,磁场强度世界第二。 

建成了国际首创水冷磁体扫描隧道显微镜系统、扫描隧道-磁力-原子力组合显微镜系统,以及强磁场下低温、超高压实验系统,使得我国稳态强磁场相关实验条件达到国际领先水平。 

验收委员会听取了工程建设总结报告、工艺鉴定意见和工艺、建安、财务、设备、档案专业组验收意见,审核了相关文件资料,进行了实地考察。经过认真审议和充分讨论,认为项目建设单位根据批复要求高质量地完成了稳态强磁场实验装置建设任务,建成了磁体技术和综合性能国际领先的稳态强磁场实验装置。一致同意该项目通过国家验收,并投入正式运行。 

5重大意义

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稳态强磁场实验装置是具有国际先进水平的大型科学实验装置,也是合肥综合性国家科学中心建设的标志性科研科技基础设施,对于支撑交叉前沿领域源头创新,抢占未来发展制高点具有重大意义。

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稳态强磁场实验装置 图册

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