Сверхпроводящий магнит

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Схема сверхпроводящего магнита в 20 Т в Лос-Аламосской лаборатории

Сверхпроводящий магнит — электромагнит, в котором ток, создающий магнитное поле, протекает в основном по сверхпроводнику, вследствие чего омические потери в обмотке сверхпроводящего магнита весьма малы. Самым крупным на 2014 год является сверхпроводящий магнит, используемый в центральной части детектора CMS Большого адронного коллайдера[1][2].

Images.png Внешние изображения
Image-silk.png Сверхпроводящий магнит в разрезе[3]

Состоит сверхпроводящий магнит из нескольких слоёв. Центр содержит в себе соленоид в окружении вакуума. Далее слой жидкого гелия. За ним следует слой жидкого азота. Заключает это вакуумная прослойка[3].

Сверхпроводники второго рода можно применять на практике как важный элемент в конструкции магнитов для создания постоянных сильных полей[4].

Силы, действующие на диамагнитные объекты от обычного магнита, слишком слабы, однако в сильных магнитных полях сверхпроводящих магнитов диамагнитные материалы, например кусочки свинца, могут пари́ть, а поскольку углерод и вода являются веществами диамагнитными, в мощном магнитном поле могут пари́ть даже органические объекты, например живые лягушки и мыши[5].

Магниты Биттера примененяются для создания сильных магнитных полей, недостижимых для сверхпроводящих магнитов (критическое поле, разрушающее сверхпроводимость, для распространённых сверхпроводников составляет 8-28 Тл, реально используются магниты до 10—20 Тл).

Технические вопросы физики ускорителей касаются создания высокого вакуума, электронных пушек, источников ионов, ускоряющих структур (вч-резонатор), разнообразных магнитных элементов (поворотный магнит, квадрупольная линза, соленоид), импульсных магнитов, сверхпроводящих магнитов, инструментов диагностики пучка (пикапы, диссекторы, поляриметры).

Сверхпроводящие магниты используются в ЯМР-томографах (ЯМР — ядерный магнитный резонанс)[6] и в высокопольных ЯМР-спектрометрах[3].

Также сверхпроводящие магниты используются в поездах на магнитной подушке[7].

В ITER используются сверхпроводящие магниты, охлаждаемые гелием[8].

Сверхпроводящий магнит является частью установки «Эксперимент с левитирующим диполем» (The Levitated Dipole eXperiment — LDX[9])[10].

Нуклотрон создан на основе уникальной технологии сверхпроводящих магнитов, предложенной и развитой в Лаборатории высоких энергий, которая в настоящее время носит имя академиков В. И. Векслера и А. М. Балдина.

27 апреля 2007 года в туннеле Большого адронного коллайдера был установлен последний сверхпроводящий магнит[11]. В 2010 году именно сверхпроводящие магниты, а точнее качество их электрических контактов, были причиной не вывода коллайдера на проектную энергию 7 ТэВ[12]. Всего на БАКе используется 1232 сверхпроводящих дипольных магнитов. Они порождают магнитное поле вплоть до 8,2 Т[13].

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Страница магнита на сайте коллаборации CMS
  2. Детектор CMS Магнит
  3. 1 2 3 ЯМР для «чайников», или Десять основных фактов о ядерном магнитном резонанс Магниты для ЯМР-спектрометров
  4. Сверхпроводники ReFeAsO можно использовать для генерации очень сильных магнитных полей
  5. Mice Levitated in Lab (англ.). Livescience.com (9 September 2009). Проверено 21 апреля 2012. Архивировано из первоисточника 31 мая 2012.
  6. Сверхпроводимость Применения сверхпроводящих магнитов 2
  7. Сверхпроводимость Глава 5. Звезда сверхпроводимости Путеводная звезда
  8. На пути к термоядерной энергетике (ответы на вопросы после лекции)
  9. The Levitated Dipole eXperiment
  10. Левитирующий снежок в аду вывернул токамак наизнанку
  11. LHC: хронология создания и работы. Элементы.ру. Проверено 14 июня 2014. Архивировано из первоисточника 9 февраля 2014.
  12. Руководство ЦЕРНа стоит перед непростым выбором Проблемы с электрическими контактами
  13. Магнитная система LHC Поворотные магниты

Литература[править | править вики-текст]

  • Martin N. Wilson, Superconducting Magnets (Monographs on Cryogenics), Oxford University Press, New edition (1987), ISBN 978-0-19-854810-2.
  • Yukikazu Iwasa, Case Studies in Superconducting Magnets: Design and Operational Issues (Selected Topics in Superconductivity), Kluwer Academic / Plenum Publishers, (Oct 1994), ISBN 978-0-306-44881-2.
  • Habibo Brechna, Superconducting magnet systems, New York, Springer-Verlag New York, Inc., 1973, ISBN 3-540-06103-7, ISBN 0-387-06103-7

Ссылки[править | править вики-текст]