稳态强磁场_在线百科全书查询
稳态强磁场
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，为物理、化学、材料和生物等学科研究提供了新途径，对于发现和认识新现象、揭示新规律具有重要作用。强磁场下的核磁共振，又是生命科学、医学、脑科学研究的必要工具。例如，在农业、人类健康密切相关的生物大分子研究中，相当多的样品只能是液态的，只有在强磁场条件下才能研究。强磁场可分为稳态强磁场和脉冲强磁场两大类，其对应的发生装置又分为稳态强磁场装置和脉冲强磁场装置
简介
磁现象是物质的基本现象之一。科学研究早已证实，当物质处在磁场中，其内部结构可能发生改变，磁场因而一直是研究物理等诸多学科的一种非常有用的工具。物质结构和状态在强磁场环境下都可能发生变化，呈现出多样的物理、化学现象和效应。
数十年来，世界各国学者在此领域的科学研究一直非常活跃，取得了大批原创性重大成果，并推动了相关新兴高技术产业的发展。自1913年以来，19项与强磁场有关的成果获得了诺贝尔奖，仅近20年就有8项，如量子霍尔效应、分数量子霍尔效应、磁共振成像等。发达国家竞相将其作为重大科技基础设施建设的重点。我国要在生命科学、医学、功能材料和器件研究方面赶上世界先进水平，迫切需要尽快建立世界水平的强磁场装置。
2007年1月25日，国家发改委正式批复由中科院和教育部联合申报的国家重大科技基础设施――强磁场实验装置建设项目，同意将此项目列入国家高技术产业发展项目计划。强磁场实验装置建设项目建设周期为5年。目标是建成具有国际先进水平、可为众多学科领域的科学研究提供强磁场极端实验环境和实验手段的大型综合科学实验装置，届时，我国将与美、法、荷、日并列成为世界五大稳态强磁场科学中心之一，对于提升我国相关前沿学科的基础研究水平、带动相关新兴高技术产业的发展具有重要意义。
装置介绍
强磁场实验装置建设项目分为稳态强磁场和脉冲强磁场两个部分建设：
稳态强磁场部分——将建设20～40特斯拉稳态混合磁体、高功率水冷磁体和超导磁体等9台稳态磁体，及相关配套设施。建设地点为安徽省合肥科学岛，由中科院合肥物质科学研究院与中国科学技术大学共同承建。
脉冲强磁场部分——将建设50～80特斯拉短脉冲磁体、长脉冲磁体和长短合成脉冲磁体等11台脉冲磁体及相关配套设施，建设地点为湖北省武汉市华中科技大学，由华中科技大学承建，北京大学、南京大学、复旦大学和东北大学协作建设。
稳态强磁场实验装置的研制涉及四项关键技术，即：
高功率强磁场水冷磁体的设计与研制；
高稳定度直流大功率电源的设计与研制；
大口径超导磁体的设计与研制；
针对特定科学目标的用户实验系统。
中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所在前三项关键技术方面已经具备坚实的技术基础和条件，联合我国其他科研单位和企业的技术力量，完全有能力研制稳态强磁场实验装置；中国科学技术大学在特定科学研究的用户实验系统设计与研制方面具备了丰富的实践经验和创新能力。
等离子体物理研究所的强磁场实验室成立于1980年，陆续研制成功国内首台3 MW/13 T Bitter水冷磁体、266 毫米室温孔径8 T绝热超导磁体，1992年研制成功20 T混合磁体装置，并完成实验系统的建设，使我国跻身于世界上拥有20 T以上磁场强度的实验装置并能够开展强磁场下科学实验研究的七个国家之一。在建设和运行国家大科学工程超导托卡马克实验装置的过程中，等离子体所积累了大量研制稳态强磁场实验装置需要的技术和经验（高功率电源、大口径超导磁体、多参量自动控制、以及多种信号测量技术等）。
发展趋势
目前，国际稳态强磁场的发展趋势是：
（1）更高的磁场。美国目前正努力将水冷磁体的磁场由33T/32mm、28T/50mm提高到35T/32mm、32T/50mm，并计划将混合磁体的磁场由45T提高到48T。
（2）更高场的NMR技术。美国和日本目前正努力将超导的NMR磁场由21.1T/900MHz提高到25T/1.066GHz，美国还在努力将水冷的NMR磁场由25T/1.066GHz提高到27.5T/1.17GHz，并计划建造35T/1.49GHz的NMR。
（3）更大口径的磁体。法国正在建设14.8T/400mm混合磁体和23.5T/160mm/
1GHz的NMR。
（4）系列的磁体。目前世界4大稳态强磁场实验室都有系列磁体装置，其中有最高场强的标志性磁体，也有满足其它不同实验特别需要的不同场强或不同孔径的磁体系列。表1列出了目前国际上主要稳态强磁场实验室的最高技术参数。
