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神秘的强磁场
2010-06-07| 作者: | 【 【打印】【关闭】
因为我们是强磁场实验室,也许你会联想到我们主要研究内容仅是磁体和磁学,那么你就错了,实际上我们的工作不仅仅就是限于此,磁体研究也是我们通往其它研究领域的途径。磁体是科学发现的工具,就像显微镜可以让人们看到肉眼看不到的东西一样,借助强磁场我们也可以"看到物质本性和科学规律,是探究未知世界的强有力工具。借助强磁场,我们如何能看到东西呢?你应该知道X射线仪器是利用电子束探测到骨折的。我们要利用强磁场的强大本领同样需要电子束及其运动。我们的磁体是中空的圆柱体,中空部分我们称之为孔径,这里就是科学家进行实验的地方。
  
强磁体吃和喝什么呢?我们的磁体体积非常大,场强非常强,因为磁场越强,可以探测到的科学数据就越丰富(就像显微镜放大100倍比放大10倍可以使我们看到的东西更多一样)。需要三种基本食物喂饱我们的磁体:水、电和致冷剂(液态氦和液态氮)。
  
大部分强磁体在普通电压下工作,但却需要消耗大量的电能(例如美国强磁场实验室要消耗所属州塔拉哈西总用电量的10%)。这些磁体称为有阻磁体,有阻磁体需要消耗如此多的电能以至于一般情况下一个实验室只能同时运行一到两台这种磁体。因为电流要产生大量的热,所以要利用大量的水来冷却有阻磁体。
另一种类型的磁体要用到超导材料,虽然当电流流过超导材料不产生热量,但却要在极低的温度下才能达到并维持超导状态,我们利用液态氦和液态氮来维持超导磁体的低温状态。第三种磁体是由超导磁体和有阻磁体组合而成的混合磁体。目前世界上最大最强的稳态混合磁体在美国国家强磁场实验室中。
尽管强磁体消耗如此多的资源,但它却在一些前沿领域输出了大量的成果,这些成果催生了先进的机械、健康的卫生环境、强度大而重量轻的材料、速度更快的计算机等。科学家利用两个单位来度量磁场的强弱——特斯拉和高斯:1特斯拉等于10000高斯。家用电冰箱的磁场强度约有10高斯。地磁场强度大约等于0.5高斯(0.00005特斯拉)。一台磁共振成像仪器可产生23特斯拉的磁场。世界上较强的磁体大约可产生45特斯拉的场强。

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