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从 “大国重器”-稳态强磁场大科学装置看科技突破
  • 发布时间:2025年06月16日
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你知道我国能造出的水冷磁体最强稳态磁场有多少吗?2024年9月,由强磁场科学中心技术研究团队研发的32mm孔径水冷磁体(下图)以42.02 T稳态磁场打破美国2017年创造的41.4 T纪录,成为国际强磁场水冷磁体技术发展新的里程碑!

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“十一五”期间,国家发改委批准建设稳态强磁场大科学装置,由中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心承担建设和运行,中国科学技术大学参与共建。稳态强磁场实验装置(简称:SHMFF)拥有45T级混合磁体一台/套、水冷磁体五台、超导磁体四台/套,配套的一系列科学实验测试系统以及支撑磁体/实验测试系统运行的技术装备系统。SHMFF磁体技术和综合性能国际领先,目前已成为国际五大稳态强磁场实验室之一。

这些技术成就不仅极大地提升了中国在强磁场科技领域的影响力和竞争力,也使中国的稳态强磁场技术和科学实验条件达到了国际领先水平。

成果爆发:多学科交叉的创新沃土

依托 SHMFF(稳态强磁场实验装置)等极端实验条件构建的 “磁场实验室”,磁场正成为解锁当代科学谜题的核心钥匙。从地球深部的磁场反演到脑区神经活动的磁成像,当代科学的每一次前沿突破,都在印证磁场作为 “第四维探针” 的不可替代性。而磁测量技术,正是这根探针的 “尖端”—— 它不仅是科研设备的硬件支撑,更是打开物质本质与生命奥秘的 “矢量钥匙”,在极端条件与精密测量的共振中,持续拓展着人类认知的边界。

磁量子产业的全面发展

SHMFF 的中的核心技术之一 —— 超导磁体技术,也为超导磁测量传感器的发展打下了坚实基础。超导磁测量传感器基于超导量子干涉器件(SQUID),能探测纳特斯拉级的微弱磁场,在生物磁信号检测(如脑磁图、心磁图)、地质勘探、量子计算等领域具有不可替代的作用。

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超导磁测量传感器在生物医学领域目前可用于脑磁图(MEG)和心磁图(MCG)检测,捕捉人体大脑和心脏活动产生的极其微弱的生物磁场。通过脑磁图,医生可以更精准地定位癫痫病灶,为手术治疗提供精确指导;心磁图则可在早期发现心肌缺血等心脏疾病,提供更丰富的心脏电活动信息,助力疾病的早期诊断和个性化治疗。

同时,在地质勘探中超导磁测量传感器能敏锐感知地球表面不同地质体具有不同的磁性差异,为资源勘探提供有力的数据支持。在无损检测方面,对于航空航天、机械制造等领域的金属部件,超导磁测量传感器通过检测部件表面的磁场变化,可实现对部件内部缺陷的高灵敏度检测,即使是微米级的裂纹也能被检测出来,保障关键部件的质量和安全性,避免重大事故的发生。

 SHMFF 的强磁场科学装置到超导磁测量传感器,我们看到的不仅是单一技术的突破,更是从基础研究到应用创新的完整科技生态链。这一链条的每一环,都在诠释着 “大国重器” 如何以知识创新为笔,在科技强国的蓝图上书写未来。