超導磁鐵

超導磁鐵是指超導線圈及其維持低温容器的總稱。超導磁鐵是超導懸浮鐵道的最重要的核心部件，車輛的推進、懸浮、導向力均由超導線圈產生。像永久磁鐵一樣，超導磁鐵能提供穩定的磁場，並且超導磁鐵還能提供一般永久磁鐵所不能提供的高強磁場，這也是磁浮鐵道採用超導磁鐵的理由。由於高温超導體的開發，在液氮温度(78K)下產生超導現象，大大改善了超導材料的性能。但是，做為磁浮鐵道採用的超導材料，高温超導材料在高強磁場下的臨界電流等問題尚不能滿足要求。 ^[2] 

2007年9月19上午8時，北京正負電子對撞機重大改造工程（BEPCⅡ）的大制粒子探測器北京譜儀超導磁鐵成功達到1萬高斯(地球磁場的兩萬倍)，電流達到3368安培，最大儲能達到1000萬焦耳，已達到設計指標。該超導磁鐵由中科院高能物理所自主研製。是北京譜儀的關鍵部件之一，主要包括超導線圈、低温恆温器、冷物質及電磁力懸掛支撐結構和閥箱等。 ^[3] 

以磁懸浮列車的為例，説明超導磁鐵的應用條件。

超導磁浮鐵道應用的超導材料及其構成的磁鐵應滿足如下條件：

①能產生有效的推進力、懸浮力和導向力。

②在接近和離開地面設備狀態時，能在永久電流方式下工作。

③作為車載設備，應重量輕，體積小。

④為具備良好的電氣性能，超導線圈與冷卻容器外殼表面的間隔尺寸要小。

⑤為減小車載冷卻設備的工作負荷，要有良好的隔熱層。

⑥為防止運行中機械與電氣的干擾，要有足夠的機械強度和穩定性。 ^[1] 

製作超導磁鐵，不單單是個磁性材料的問題，這方面的內容很難短篇説明清楚。由於這方面的內容在磁性應用上是很有意義的，因此特作簡單説明。用裝有鐵芯的電磁鐵，獲得2(特斯拉)以上的磁通密度(1.6X10’安培/米的磁場)是相當不容易的。假如用繞有超導線圈的空心螺線管，可以獲得約3~15(特斯拉)的高磁通密度，這種裝置主要用在研究工作中，如氫氣雲霧室、MHD發電，電子顯微鏡、核磁共振，封閉等離子體(核聚變發電)等方面。如果使火車達到500千米的時速，可以採用磁懸浮的方法，把列車懸離地面，只要進行一次性驅動，火車就可以連續地向前推進。實現這種方案的關鍵，是採用超導磁鐵。 ^[4] 

（1）在超導磁鐵的線圈內電流傳輸阻力為零，可以傳導普通導線無法傳導的強大電流；

（2）能夠產生高達十幾特斯拉的強磁場，對大幅度提高核磁共振譜儀的靈敏度和分辨率極為有益，同時磁場的均勻性和穩定性也很好，是現代譜儀較理想的磁鐵； ^[5] 

（3）場強高而穩定均勻。目前超導磁體譜儀一般在200N~00MG左右，最高可達600MG。