稳态强磁场实验装置

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稳态强磁场实验装置 China's Steady High Magnetic Field Facility(SHMFF) [1] 合肥综合性国家科学中心建设的标志性科技基础设施,属于国家重大科技基础设施,于2017年9月27日在合肥建成使用。 [2] 
该装置是一个针对多学科实验研究需要的强磁场极端实验条件设施,包括十台强磁场磁体装置和六大类实验测量系统以及极低温、超高压实验系统,多项技术和性能达到国际领先水平,实现了我国稳态强磁场极端条件的重大突破。
合肥强磁场装置是世界上第二台达到这一级别的装置,这使我国成为继美国、法国、荷兰、日本之后第五个拥有稳态强磁场的国家。 [3] 
中文名
稳态强磁场实验装置
外文名
China's Steady High Magnetic Field Facility
英文缩写
SHMFF
建成时间
2017年9月27日
地    点
合肥市

稳态强磁场实验装置简介

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稳态强磁场实验装置 China's Steady High Magnetic Field Facility(SHMFF) [1]  是一系列针对物理、材料、化学和生命科学等研究及多学科交叉研究所需的设施,包括九台稳态强磁场装置和六大类实验测量系统以及极低温和超高压等极端实验条件系统。它将为探索物质科学和生命科学的未知世界、发现其自然规律、实现功能材料和医疗等技术变革提供极限稳态磁场研究手段的大型复杂科学研究设施,是支撑物质科学和生命科学前沿发展、解决相关重大科技问题的实验平台。 [4] 
该装置是一个针对多学科实验研究需要的强磁场极端实验条件设施,包括十台强磁场磁体装置和六大类实验测量系统以及极低温、超高压实验系统,多项技术和性能达到国际领先水平,实现了我国稳态强磁场极端条件的重大突破。
合肥强磁场装置是世界上第二台达到这一级别的装置,这使我国成为继美国、法国、荷兰、日本之后第五个拥有稳态强磁场的国家。 [3] 
“稳态强磁场实验装置”由国家发改委2008年批准建设,中科院合肥物质科学研究院为承建法人单位,中国科学技术大学为共建单位。研制团队经过多年自主创新,打破国际技术壁垒,建成3台场强创世界纪录的水冷磁体,建成继美国之后世界第二台40T级混合磁体,未来将向45T的世界纪录发起冲击。

稳态强磁场实验装置装置组成

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  1. 具有不同技术性能的10台SHMFF,其中包括1台混合磁体、5台水冷磁体和4台超导磁体;
  2. 支撑上述装置运行所需的技术装备,包括28MW高稳定度直流电源、去离子水冷却系统、氦低温系统和中央控制系统;
  3. 依托磁体装置开展各类科学实验需要的实验系统,包括输运测量、磁性测量、磁光测量、凝聚态核磁共振、高场电子顺磁共振、高场下扫描隧道显微镜、高场下特殊材料制备,以及极低温实验系统、超高压实验系统;
  4. 还包括强磁场下的组合显微镜实验测量系统、生物核磁共振系统,以及大型动物磁共振成像实验系统。 [5] 

稳态强磁场实验装置参数

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磁体孔径分别为32mm、50mm的水冷磁,体创造世界同类装置最高稳态磁
国际上强磁场实验装置参数 国际上强磁场实验装置参数 [5]
场纪录;
水冷磁体WM4(孔径32mm)在输入10MW电源功率下,获得了27.5T的磁场强度;
水冷磁体WM5(孔径50mm)在输入24MW电源功率下,获得35T的磁场强度;
水冷磁体WM1(孔径32mm)在输入25.2MW电源功率下,获得38.5T的磁场强度;
SHMFF首创了工作于20T磁场条件下的由原子力显微镜、磁力显微镜、扫描隧道显微镜组成的组合显微测量系统,建成了国际领先的配有高洁净度动物实验室的9.4T/Φ40cm的大型动物磁共振成像实验平台。
根据实际需要,还建成了多个先进的实验测量系统,如强磁场凝聚态核磁共振测量系统、固体核磁共振谱仪、氢氘交换高分辨率生物质谱仪、变温X射线衍射仪、药物高通量筛选系统等。

稳态强磁场实验装置进展

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2010年10月进入“边建设、边运行”阶段,已建成的部分磁体和实验系统陆续投入运行。已建成了8台磁场强度分别为20T-39T的稳态磁体装置,其中包括:5台高功率水冷磁体装置、3台超导磁体装置及其配套的先进实验测量系统。 [5] 
2017年9月27日在合肥建成使用。
2017年12月14日,中科院强磁场科学中心混合磁体的外超导磁体调试达到11T (特斯拉)磁场强度,这是在稳态强磁场装置完成国家竣工验收后,其磁体装置性能提升实验取得的新的重要进展。 [6] 

稳态强磁场实验装置成果

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作为合肥综合性国家科学中心的重要基础设施,稳态强磁场实验装置采取“边建设边运行”的创新模式,在科研成果、人才队伍、成果转化等方面取得了一系列突破。装置从2010年底试运行至去年,为清华大学、北京大学、中国科技大学等106家科研单位提供了实验条件,在《科学》《自然》等杂志发表高水平论文839篇,成果产出已超越相近规模的法国和荷兰强磁场。
为支持强磁场建设,安徽省、合肥市政府在科技体制、人才引进等方面出台多项创新政策。目前,强磁场已聚集中科院院士、国家“千人计划”等尖端人才40多人,吸引以“哈佛八博士”为代表的归国人员30多人。获得发明专利授权34项,有7项知识产权成功转化,获得股权收益2100万元。成立科技企业4家,总估值超过2亿元。 [3] 
参考资料
  • 1.    China's high magnetic field facility passes testing  .Xinhua.2017-09-27[引用日期2017-10-18]
  • 2.    国家重大科技基础设施——稳态强磁场实验装置通过国家验收  .安徽日报.2017-09-28[引用日期2017-10-18]
  • 3.    合肥稳态强磁场装置通过验收 世界仅有两台  .观察者.2017-09-28[引用日期2017-10-18]
  • 4.    稳态强磁场项目简介  .安徽省发展和改革委员会网站.2017-10-24[引用日期2017-12-18]
  • 5.    强磁场实验装置(稳态) 科学意义  .中国科学院网站[引用日期2017-12-19]
  • 6.    稳态强磁场装置性能提升再创纪录  .安徽省人民政府网.2017-12-18[引用日期2017-12-19]