残忍的,独一无二的烤箱在国家高磁场实验室,火山科学家已经创造条件,可能导爱游戏体爱游戏提现客服育是什么致磁铁的进化到下一个伟大的时代。
来自英国的科学家做研究用实验室的45特斯拉混合磁铁。
图片来源:戴夫巴菲尔德
烤箱的高压(100酒吧,或1500磅/平方英寸)和温度(1650华氏度或900摄氏度)创建一个magma-like环境适合做磁铁线圈制成的一种有前途的超导体。
几年来,在MagLab的科学家和技术人员应用超导中心(ASC)调整机仪器,每个实验室的建造规范Deltech公司。这个练习在火山学已经允许他们利用一种特殊的陶瓷超导体的权力被称为BiSCCO与迪斯科(押韵)。学习很多的课程,他们已经测试了越来越强大的(嗯哼)“BiSCCO-tech磁铁”。最近,他们煮3.5 -特斯拉特斯拉线圈(磁场强度单位;一个典型的医院核磁共振是2或3特斯拉)。当放置在31-tesla电阻磁铁,较小的线圈产生一个总体的34.5特斯拉,工程师在地板上跳舞。(好吧,我们只是在开玩笑,最后一部分)。测试验证BiSCCO在高磁场的能力。
事实上,ASC小组已经取得这么大的进步,美国能源部资助的一个更大的版本的炉,设计,建造和运营ASC。
它的使命:演示加速器磁铁技术超出了欧洲核子研究中心的大型强子对撞机并设置新的世界纪录精度实验室磁铁。
首先,对超导体几句
超导体是特殊材料,与铜、无阻力的输送电力。大多数超导磁体今天,如核磁共振磁体,只有工作的时候非常冷,一个国家需要昂贵,复杂的液态氦冷却系统(液氦−摄氏269度或-452度!)
一些最近发现材料成为超导在相对温暖的环境中实现更便宜、丰富的液态氮(-176摄氏度,-285华氏度),一个重要的实践优势。这些所谓的“高温超导体”(高温超导)包括钙锶铋铜氧化物,或简称为BiSCCO。磁铁,额外的空间温度是关键,因为时可以达到非常高的领域高温超导在液氦操作。
科学家已经开发高温超导材料,因为他们是在1980年代发现的。他们在长度电线和磁带在2000年代早期,和第一个高温超导磁体之后大约十年。构建磁体的关键需求是高超导载流能力。一段时间bi - 2212的变体之一BiSCCO——被认为是有前途的,因为它不能携带尽可能多的当前其他高温超导,包括稀土钡铜氧化物(REBCO)。
“在早期阶段,电流密度并不是很大,和REBCO支持者说,“你为什么困扰?”MagLab首席材料科学家David Larbalestier回忆道,他是监督新炉项目。“我们说,‘因为我们认为我们可以理解它和做得更好。””
他们:通过对bi - 2212高压和高温,他们解开了超导体的巨大潜力。
令人不安的泡沫
bi - 2212励磁线圈,科学家们开始复合粉末形式,把它变成一个银管,然后把它画下来成细丝状,直到人类头发直径的五分之一。数以百计的这些细丝被塞进了一辆包银线约1毫米宽,伤口成线圈——超导磁体的心。
横截面的bi - 2212线。
左边的图像展示了这幅画和捆绑的结果:导线截面,似乎是包装稳固,(黑色区域是bi - 2212)。事实上,大约三分之一的每个黑色区域是空的。更准确地说,空的部分充满了气体。这些口袋电力死角,多年来一直bi - 2212达到其全部载流的潜力。ASC工程师知道摆脱这些泡沫会摆脱这个问题。
“住在雪国的人都知道,如果你有10英寸的雪,你大约1英寸的水,”解释ASC工程师埃里克•赫尔BiSCCO专家。“所以你得到所有这些冰晶之间的空白。我们已经与BiSCCO同样的事情。”
删除空白的雪和成为一个好强大的雪球,你挤压它双手之间,部分融化。同样,删除额外的空间的bi - 2212线,你挤了熔融时,当它冷却。
ASC小组想出了一个方法做到这一点称为超压处理(OP),和它的工作原理是这样的:流行你bi - 2212线圈进炉,把5.25英寸厚的容器盖,螺栓的关闭与众多15英寸,17-pound螺栓和气动扭力扳手,曲柄的温度,泵在一个特殊的氩气和氧气的混合物在一个汽车轮胎压力大于50倍。
高温融化的bi - 2212粉电线,和麻烦的高压反泡沫。下面的条件像一座火山,热量和压力融化岩石和溶解气体进入岩浆。
与障碍物移除,线圈的电容量7倍比它将没有这个过程。治疗也使得材料更强。
的圆线形状BiSCCO线圈也是一大奖金。在高温超导磁体可以由超导磁带(见MagLab的世界纪录32岁的特斯拉all-superconducting磁铁),圆线有许多优点。今天几乎所有的超导磁体的圆线(主要是使用低温超导体niobium-tin和niobium-titanium)。所以使用bi - 2212意味着磁铁制造商不需要重新设计线圈。
另一个BiSCCO优势:电磁各向同性。“这是一个非常重要的方面,”解释ASC研究员Ulf Trociewitz是谁导演的努力开发bi - 2212磁铁。“你可以把这种类型的导线在任何位置磁铁不改变其属性”。
最后,BiSSCO和其他高温超导材料可以更强大的磁铁,因为niobium-based磁铁马克斯大约23特斯拉。
有利于生物医学和物理学的研究
这就是为什么科学家们正在寻找高温超导超导体REBCO和BiSCCO未来的超导磁体。
物理学家和工程师们一直在规划大型强子对撞机的继承人,乐器,依赖于成千上万的超导磁体加速粒子。他们设想对撞机七倍,需要磁铁的两到三倍的对撞机的现有的磁铁。与加州的劳伦斯伯克利国家实验室合作,ASC一直在开发和加工bi - 2212线圈爱游戏提现客服在OP炉可能演变成偶极磁铁使欧洲核子研究中心的梦想升级成为现实。
在生物学和化学部门,科学家也同样兴奋。他们渴望探索的新世界将开放在精密超导磁体40特斯拉甚至更高。一个40-T核磁共振(NMR)磁铁将意味着更高的分辨率和细节成为了科学家在研究复杂的蛋白质,以及更好的图像分辨率和数据研究在药物开发、生物化学和sensing,临床前和人类研究。
“没有任何一个因素可以增加从液体或固体核磁共振光谱的质量一样操作磁场的增加,“卢西奥·弗莱德曼说,首席科学家为国家MagLab化学和生物学。爱游戏提现客服“在核磁共振的历史,每一次定量跳在这个领域成为可用的,高影响力的生物分子,生物物理和材料科学突破随后很快。大约十年前,这种跳跃停住了——直到现在。”
由克里斯汀科因
