22-08-2023
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].
Внешние изображения | |
---|---|
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].
Сверхпроводящий магнит.