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    我国科学家创造64特斯拉全球最高强度的脉冲平顶磁场

    日期 2018-11-29   来源:工程与材料科学部   作者:关永刚  【 】   【打印】   【关闭

      在国家自然科学基金项目(项目编号:51821005、51677079、51177062、50888002)等资助下,华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心李亮教授团队成功实现强度为64特斯拉的脉冲平顶磁场。这是目前全球最高强度的脉冲平顶磁场,超过此前美国国家强磁场实验室创造的60特斯拉脉冲平顶磁场强度世界纪录,标志着我国脉冲强磁场技术获得重要突破,将为我国相关前沿基础学科研究发展提供强有力支撑。

      脉冲强磁场是开展前沿科学研究不可替代的重要实验手段,为满足科学研究需求,需要具备磁场强度高、平顶稳定度高和重复频率高等特点。李亮教授团队通过自主创新,克服国外技术封锁,建成脉冲强磁场实验装置国家重大科技基础设施,通过脉冲磁体和电源系统的协同控制,成功实现同一个实验站、同一个磁体产生高强度、高稳定度和高重频的多种波形磁场,结束了我国强磁场下科学研究长期依赖国外装置的历史,为我国科学家开展物理、材料、化学等领域前沿基础研究提供了独特的实验条件。

      无纹波脉冲平顶磁场是强磁场技术的一个新方向,兼具稳态和脉冲两种磁场的优点,能够实现更高强度并在一段时间保持一定稳定度,且没有传统整流引起的纹波。为获取高强度和高稳定度的脉冲平顶磁场,需要解决磁场产生过程中的大电流精确调控和强电磁力下结构稳定的难题。目前国外主要采用的大电源、大磁体的方案,存在体积大、磁体冷却速度慢和实验效率低等问题。此次实验,李亮教授团队提出双电容器耦合态调控新方案,首次实现电容器驱动的脉冲强磁场波形调控,并成功创造了64特斯拉、3‰稳定度的脉冲平顶磁场,使我国脉冲强磁场技术走在了世界最前列。在测试64特斯拉平顶磁场的同时,该团队成功开展了重费米子材料CeRhIn5的比热测量,使过去只能在稳态磁场下开展的核磁共振、比热、拉曼光谱等研究工作在更高场强下成为可能。

    图1. 64特斯拉脉冲平顶磁场波形(左)和64特斯拉脉冲平顶磁场下CeRhIn5的比热测量(右)

    图2. 李亮教授团队进行实验调试




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