Специалисты Института физики высоких магнитных полей при Академии наук Китая разработали инновационную компактную катушку на базе высокотемпературных сверхпроводников. В сочетании со стационарной магнитной установкой WM5 устройство позволило достичь рекордной индукции магнитного поля — 44,86 Тесла.
Основой конструкции послужили сверхпроводящие ленты REBCO (REBa2Cu3O7-x) китайского производства. В ходе испытаний в среде жидкого гелия катушка самостоятельно генерировала поле силой 28,20 Тл, а при интеграции в контур установки WM5 (34,5 Тл) обеспечила дополнительный прирост в 10,36 Тл. Суммарный показатель системы вплотную приблизился к отметке 45 Тл, что стало выдающимся достижением для оборудования подобного класса.
Стационарные магнитные поля такой мощности критически важны для передовых исследований в области материаловедения, физики конденсированного состояния и биологии, поскольку позволяют фиксировать физические эффекты, проявляющиеся исключительно в экстремальных условиях.
Ключевым инженерным решением стала технология безизоляционной намотки, значительно повышающая устойчивость системы к локальным перегревам. При проектировании были детально оптимизированы электромагнитные, механические и теплофизические параметры, определяющие стабильность работы сверхпроводника в условиях сверхвысоких полей. Для обеспечения геометрической точности и структурной целостности в процессе производства применялся метод динамического лазерного мониторинга плоскостности.
Особое внимание авторы уделили минимизации тепловых потерь. За счет прецизионного контроля толщины оловянного слоя и оптимизации режимов пайки удалось достичь крайне низкого сопротивления внутренних соединений — всего 65 нОм·см2 при температуре 77 К. Это позволило существенно сократить паразитное тепловыделение во время работы.
Для повышения термической стабильности в конструкции применен нитрид алюминия в качестве изолятора, а надежность при колоссальных магнитных нагрузках обеспечивается системой гибких электродов, эффективно снижающей механические напряжения.
Разработчики подчеркивают, что достигнутый результат — не предел. Созданные технологические решения формируют надежную базу для проектирования магнитных систем следующего поколения с еще более высокими показателями, востребованных в фундаментальной науке и высокотехнологичных прикладных отраслях.
Источник: iXBT
