1 Jul
美国国家强磁场实验室32T全超导磁体(SCM-32T)向全体用户开放
总部位于佛罗里达州立大学的美国国家强磁场实验室（NHMFL）于今年3月29日正式宣布，其研发的32T全超导磁体(SCM-32T)将向所有强磁场用户群体开放使用。
感兴趣的用户可以通过NHMFL线上平台提交使用申请。使用32T磁体将不会直接收取任何使用费用，NHMFL更关注的的是使用者的实验科学价值。因此，在申请通过之前，NHMFL将对申请者的实验科学价值与实验影响力进行评估。
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NHMFL线上平台
关于32T全超导磁体(SCM-32T)
2017年12月8日，美国国家强磁场实验室（NHMFL）宣布成功研发首个采用高温超导（HTS）材料的新型高磁场超导磁体，其磁感应强度可达32T（特斯拉），代表了超导磁体发展的重要一步，打破了以往24T的记录。
与传统的水冷磁体技术相比，32T全超导磁体在大幅降低能耗的情况下，实现了更高的磁场目标。这一32T全超导磁体由传统的低温超导线圈和新型高温超导线圈结合而成，为物理学家们进一步深入研究电子间的相互作用开辟了科学探索的新途径，对于科学研究和新材料的发现非常重要，也将促进新型纳米器件的研究和应用。
相关参数
- 磁感应强度:32T-Ramp rate up to 0.5T/min
- 样品空间直径:34 mm
- 基础变温范围:14 mK-300 K
- 磁场均匀性:2.5 ppm
32 T磁体系统设计图
32T全超导磁体系统由两套超导线圈组成，外部背景场线圈为牛津仪器设计制造的15T 250mm超大孔径磁体，采用了先进的低温超导（LTS）材料，工作温度为4.2K；内插线圈由NHMFL的同事研发，可以在32mm的磁体孔径中产生17T的磁场，采用Superpower Inc.制造的先进高温超导（HTS）材料。这两个部分均由NHMFL团队整合到牛津仪器研发的低温系统中。
32T磁体放入牛津仪器低温系统
设计和制造32T高磁场超导磁体时，面临着3个主要挑战：磁线圈内部的应力、磁体内储存的高能量的管理以及LTS和HTS线圈的集成。
为了大限度地发挥32T磁体作为研究工具的潜力，NHMFL的科学家和工程师创造了两种定制设计的、非常稳定的DC磁体电源。该磁铁有两个实验插件选项：一个是基础变温范围为1.5K-300K、样品空间为27mm的可变温插件（VTI - Janis Research），另一个是基础变温范围为0.014K-1.0K、样品空间为25mm的顶部稀释制冷插杆(Kelvinox®TLM - Oxford Instruments)，使实验环境接近绝对零度，提供更清晰的量子行为图像。
Kelvinox®TLM
牛津仪器15mK顶部稀释制冷插杆系统
牛津仪器为NHMFL提供的Kelvinox®TLM顶部稀释制冷插杆使整个系统能够在32T的磁场中提供低至15mK的环境温度。Kelvinox®TLM已在32T磁体中成功安装与测试，并在2021年年初通过了现场验收。
Kelvinox®TLM顶部稀释制冷插杆提供的极低温实验环境对固态物理学家探索新材料的基本机制和现象十分重要。牛津仪器在超导磁体和超低温系统方面的双重专业知识是支撑整个系统成功的关键因素。
Tim Murphy
Director, DC Field Facility
NHMFL, Florida
来自佛罗里达美国国家强磁场实验室的DC Field Facility Director, Murphy对TLM评论道：“很难相信这个项目从开始到现在已经超过10年了......在过去的十年中，尝试将32T磁体和TLM顶部稀释制冷插杆成功组合使用是一个很艰难的过程。幸运的是牛津仪器的工程师Mark (Jackson)一直致力于TLM的正常运行，使我能专注于磁体的调试工作。
牛津仪器在32T磁体的成功中发挥了至关重要的作用，并克服了很多挑战。John Burgoyne博士说明道：“对我们来说，重要的是我们能提供达到客户期望的技术要求。在从事32T磁体项目的四年时间里，从最初的探索性设计到最后的安装，我们面临着前所未有的挑战，我们着手创建的系统不仅要满足NHMFL的规格要求，还要具有完全的可靠性和可重复性。”
Dr.John Burgoyne
Global Head of Custom Products & Speciality Systems
Oxford Instruments NanoScience
“我们取得成功的关键因素是和NHMFL工作者的协作沟通。我们从2011年开始在这个项目上合作，在那段时间里，我们真正了解了这个项目的复杂性，并与更广泛的团队进行了大量的合作。我们保持着极好的持续和开放的技术关系，对各种困难和突发情况都有很好的相互回应，我们的奉献精神、远见和作为一个集体把事情做完的雄心壮志，是最终完成这样一个大型项目的驱动力。”
展望与未来
牛津仪器纳米科学部（OINS）现在正与NHMFL的团队合作设计下一代磁体，以产生在空间和时间上都更加均匀的超高磁场。在过去的一年里，由于新冠肺炎对许多研发计划产生了影响，详细的技术讨论现在正在加速进行中。牛津仪器十分荣幸能够参与到全球范围内为研发突破性高磁体项目所做的努力中，一旦研发阶段完成，我们期待为全球更多的客户提供基于这种新技术的生产系统。
