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大科学装置的研究意义 — “ 稳态强磁场装置 ” 中混合磁体的研制

2013 年新职工培训. 大科学装置的研究意义 — “ 稳态强磁场装置 ” 中混合磁体的研制. 中科院强磁场科学中心 谭运飞. 报告内容. 1 为何要研制大科学装置 ? 2 大科学装置很复杂吗 ? 3 怎么把他做好 ? 4 怎么把他用好 ?. 伽利略. 手中有粮. 心中不慌. 爱因斯坦. 牛顿. 科学研究的 “ 小米加步枪时代 ”. 科学研究的 “ 坦克大炮时代 ”. 已建成. X 射线衍射仪 最低温度： 12 K 最高温度： 1700 K. 16T 综合物性测量系统 最低温度： 50 mK

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大科学装置的研究意义 — “ 稳态强磁场装置 ” 中混合磁体的研制

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  1. 2013年新职工培训 大科学装置的研究意义 —“稳态强磁场装置”中混合磁体的研制 中科院强磁场科学中心 谭运飞

  2. 报告内容 1 为何要研制大科学装置? 2大科学装置很复杂吗? 3怎么把他做好? 4怎么把他用好?

  3. 伽利略 手中有粮 心中不慌 爱因斯坦 牛顿 科学研究的“小米加步枪时代”

  4. 科学研究的“坦克大炮时代”

  5. 已建成 • X射线衍射仪 • 最低温度： 12 K • 最高温度：1700 K 16T综合物性测量系统 • 最低温度： 50 mK • 最高温度：1000 K • 最高压强： 3 GPa • 磁性测量系统 • 最低温度：500 mK • 最高温度：800 K • 最高压强： 1 GPa

  6. 已建成 • 电子顺磁共振谱仪 • 最低温度：1.85 K • 最高温度： 600 K • 可转角、可外加电压 • 红外光谱仪 • 最低温度： 5 K • 最低波数：10 cm-1 • 拉曼光谱仪 • 最低温度： 5 K • 最低波数： 5 cm-1 • 最高压强：25 GPa

  7. 20T核磁共振系统 20T高均匀度 超导磁体： 配850MHz、2x600MHz、500MHz系列核磁共振谱仪。

  8. SM4（9.4T）及磁共振成像系统 世界第二台9.4T/D400动物磁共振成像系统

  9. 科学研究的“原子弹氢弹时代” 发挥社会主义优越性 集中力量办大事 目前国内先进的科学仪器多为进口

  10. 为什么要把我关起来 人造小太阳-原理图 大科学装置-托卡马克EAST 人造小太阳-实物图

  11. 稳态强磁场实验装置 9台高场磁体+极低温系统+超高压系统+6类测试系统

  12. 磁带:MFM CMR膜:AFM 石墨:STM SM2（20T）及组合显微镜系统 SM2磁体: 20T

  13. 水冷磁体WM4 国际先进 水冷磁体WM4运行中 场强27.5T，孔径32mm • 1月16日，输入10MW电流功率，20000A高稳定度电流下，获得26.9T的磁场； • 9月2日，输入约10MW功率，19700A高稳定度电流下，获得27.53T磁场强度。 磁场强度=1172.3MHz/42.57708=27.538T （法国10MW-25T，美国13MW-27T） 核磁共振方法测得磁场结果

  14. 水冷磁体WM1 创世界记录 室温孔径32mm 场强39T • 已经安装到位； • 正在进行调试。 水冷磁体实验平台 输运测试系统 WM1磁体

  15. WM2磁体 水冷磁体WM2 室温孔径50mm 场强25T • 已经安装到位； • 正在进行调试。 世界最高磁场固体核磁共振系统之一

  16. WM3容器 创大口径强磁场记录 水冷磁体WM3 室温孔径200mm 场强20T • 已经安装到位； • 正在进行调试。

  17. 水冷磁体WM5 创世界记录 室温孔径50mm 场强36T WM5线圈 输运测试系统 WM5磁体

  18. 混合磁体HM1 混合磁体由水冷磁体和套在其外的强磁场超导磁体组成，预计产生45T，计明年9月建成后投入运行。 混合磁体外超导磁体的主要性能指标 • 完成了研制大口径强磁场超导磁体相关技术全部工艺研究； • 完成了一个试验超导磁体研制及其性能测试，验证了研制技术! • 超导磁体正在紧张有序的加工中。 混合磁体实验装置结构示意图

  19. 混合磁体HM1 混 合 磁 体 研 制 流 程 图

  20. 强磁场条件有什么作用？ • 磁现象是物质的基本现象之一。当物质处在磁场中，其内部结构可能发生改变。强磁场与极低温、超高压一样，被列为现代科学实验最重要的极端条件之一。 • 有资料显示，自1913年以来，世界上有19项与强磁场有关的成果获得诺贝尔奖，如量子霍尔效应、磁共振成像等。 • 强磁场中心的系列高场磁体将为国内外科学家开展凝聚态物理、化学、材料、生命科学等学科的前沿研究提供强磁场实验平台。 • 强磁场装置投入运行一年多以来，已在Nature，Nature子刊，JACS等刊物发表多篇原创性成果。

  21. 谢谢聆您的聆听

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