深度解讀「穩態強磁場實驗裝置」

中安在線訊走進科學島強磁場科學中心，6米高的穩態強磁場裝置正處在低溫狀態，二樓的控制室內，大屏幕顯示各項參數，在這裡，任何細微的變化都在科研人員的監控之下。

打造這樣一個大科學裝置，合肥花了9年時間。2008年5月，位於科學島的穩態強磁場項目正式啟動。從最基本單元、直徑不到10厘米的比特片到高達6米的「龐然大物」，穩態強磁場裝置的每一個部件和每一個設計，都是自主研發和製作。

超導磁體SM3及配套核磁共振譜儀

2016年11月，科學島的穩態強磁場實驗裝置產生40特斯拉磁場強度，成為國際磁場強度第二高的穩態磁體裝置。目前美國實現了45萬高斯。

2017年9月27日，「穩態強磁場實驗裝置」正式通過國家驗收，標誌著合肥綜合性國家科學中心的三大核心裝置建成，也標誌著大科學裝置間1+1＞2的交叉集成作用正式開始形成。

作為合肥綜合性國家科學中心核心層重要組成部分，「穩態強磁場實驗裝置」成功驗收。自此，合肥將力爭解決對人類認識世界具有重要作用的科學前沿問題和制約產業發展的重大基礎瓶頸問題。同時，將能夠集聚一批高層次人才，構建跨學科、跨領域的協同創新網路，輻射帶動相關領域的發展。

什麼是強磁場？強磁場跟我們有什麼關係？據中科院合肥研究院黨委書記王英儉介紹，強磁場技術的發展，其實與我們普通人的生活密不可分。

我們知道，地球是一個大磁體，利用地磁，中國古人發明了指南針。根據測算，地磁只有0.5-0.6高斯，而穩態強磁場產生的40特斯拉實際就是40萬高斯，相當於地球磁場強度的80萬倍。

「如今，科學島強磁場科學中心已經具備了產生45萬高斯強磁場的技術能力，也就是達到世界第一的標準，目前裝置按照40萬高斯來運行，接下來將衝刺世界冠軍。」站在穩態強磁場實驗裝置面前，王英儉自豪地向記者介紹。

記者了解到，作為合肥綜合性國家科學中心的三大核心裝置之一，穩態強磁場裝置為合肥拿到綜合性國家科學中心的「通行證」貢獻了不少力量。

據安徽省發改委主任張韶春介紹，合肥綜合性國家科學中心是2017年1月獲得國家發改委和科技部的聯合批複的，目前國家只批複了上海、合肥、北京三個綜合性國家科學中心。

《合肥綜合性國家科學中心實施方案》提出，要依託世界一流重大科技基礎設施集群，打造多類型、多層次的創新體系，成為代表國家水平、體現國家意志、承載國家使命的國家創新平台。可以說國家重大科技基礎設施(也就是大科學裝置)是合肥綜合性國家科學中心的核心建設內容。而穩態強磁場實驗裝置是具有國際先進水平的大型科學實驗裝置，也是合肥綜合性國家科學中心建設的標誌性科研科技基礎設施，對於支撐交叉前沿領域源頭創新，搶佔未來發展制高點具有重大意義。

那麼，強磁場在我們生活中扮演什麼角色？王英儉介紹，強磁場對於生命科學研究有重要作用。比如在醫院裡，磁共振成像(也就是MRI)就利用了強磁場技術。

再比如，科研人員發現27T穩態強磁場影響腫瘤細胞有絲分裂過程中紡錘體的取向。細胞有絲分裂是親代細胞將遺傳物質等精確平均地分配到兩個子代細胞的過程，是決定細胞命運的關鍵步驟，對維持細胞的正常生理功能和生物體的生長發育至關重要，更是腫瘤細胞惡性繁殖的關鍵。

還有，強磁場是一種獨特的條件，可以改變材料，甚至創造新材料。比如強磁場可以幫助硅的提純，實現更高等級的單晶硅材料，衍生更好的電子產品。而硅是現代半導體電子工業的核心。

又比如，強磁場可以幫助高溫超導材料的研發。超導狀態下的材料電阻可以忽略，這意味著電力的輸送將不會有任何損耗。目前超導都是低溫狀態下實現的，科學家正在努力提高超導材料的臨界溫度。強磁場是這一實用價值極高的研究中不可或缺的手段。

從這些例子可以看到，強磁場不僅為科學家們提供高大上的技術手段，相關的研究成果更是與我們生活息息相關的。也許不久的將來，合肥強磁場海將推出新的核磁共振技術、新的腫瘤藥物、新的產業材料等等，他們也許會改變我們的生活。

這套大科學實驗裝置，又是如何邊建設邊運行的？據強磁場中心主任孫玉平介紹，之所以可以「邊建設、邊運行」。主要是穩態強磁場實驗裝置跟其它大裝置不同。

2-2強磁場科學中心自行研製的WM4水冷磁體創世界紀錄

據悉，強磁場中心有10台高場磁體和系列外圍實驗測量系統，由於十台高場磁體不是同時建成的，為了使國家的投資儘早收益，不造成資源閑置和浪費，裝置在立項之初，國家發改委就要求採用「邊建設邊運行」的模式，這是管理政策的新嘗試，從這種模式的運行效果來看，應該是非常成功的。

孫玉平表示，「工欲善其事，必先利其器」。穩態強磁場裝置是一流的「器」：一方面建設了一系列世界領先的高場磁體，這是「硬功」，另一方面，還根據科學家的需求和科技委、用戶委的建議，建設好先進而獨特的實驗測量系統，這是「巧功」。兩者相結合，使穩態強磁場裝置的實驗能力達到世界一流水平，這是科學家們能獲得成果的基礎條件。

此外，中國科學院有完備的大裝置運行管理辦法和課題申請流程，用戶可以利用科學院建的「重大科技基礎設施共享服務平台」來方便地從網上進行課題申請。還有大量的高端用戶群體。這些高端用戶對裝置的使用，既能出有影響的成果，又可以為裝置的實驗能力的進一步提升和運行管理水平的提高提供非常好的建議。(記者 顧繼月)

原標題：深度解讀「穩態強磁場實驗裝置」投稿郵箱：ahnewsapp@163.com

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