稳态强磁场装置工程进展报告-中国科学技术大学
认知实习报告资料
班德略斯场址位于塔拉戈纳省以南约46km，距离巴塞罗纳约134 km，与班德略斯核电厂相邻。
班德略斯场址非常适合ITER的总体布局，并可满足所有地球技术要求。巴塞罗纳-瓦伦西亚的铁路穿过该场址，将总面积为70公顷的场区分为49和21公顷的2部分。如果需要，还可增加2块面积各为25公顷的建筑用地，这2块地分别位于场址南边和北边，距离场址2～3 km。已对该场址的地震特征进行了详细研究，发现其特征与总体设计假设相似，不需要进行结构调整。在该场址使用海水冷却散热是一个非常好的方案。
2008年4月25日，教育部直属高校首批、落户湖北的首个国家重大科技基础设施项目——脉冲强磁场实验装置在我校奠基开建。
当项目技术总监潘垣铲起厚厚的沙土为项目奠基时，心中感慨万千，为了实现这个梦想，他和他的团队已经等待了太久，付出了太多的心血。
有资料显示，自1913年以来，19项与强磁场有关的成果获得了诺贝尔奖，仅近20年就有8项，如量子霍尔效应、分数量子霍尔效应、磁共振成像等。我国迫切需要尽快建立世界水平的强磁场装置，以推动科学研究进入国际先进行列。
为了在“估计费用”或ITER估价上达成一致，施工已被分为约85个“采购包”，每个“采购包”根据相应的实际采购合同细节加以定义。其中一半针对托卡马克装置硬件，其余针对外围设备。主办方工作组已邀请具有相关经验的工业公司或实验室分析制造工艺过程并根据这些采购包提出要提供的实际量概算，包括人力、材料、工具以及同主办方标准工业惯例有关的其他费用。
由于拥有TEXT－U装置，并开展了与为执行ITER计划的工程和管理人才培养基地。2008年2月18日，磁约束核聚变教育部研究中心成立，由我校牵头，上海交大、清华、北大、浙大、中科大等高校参加，潘垣任中心主任。
潘垣的目标，就是要把该项目建成为与美国、法国、德国脉冲强磁场实验室并列的世界四大强磁场科学研究中心之一，为我国学者在众多基础研究领域获取重大原始创新性成果奠定重要基础。
聚焦我国大科学工程发展问题的管理建议
《科学与社会》（S&s）1重大科技基础设施管理聚焦我国大科学工程发展问题的管理建议匡光力12汪文强1C中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心;2安徽大学）摘要：大科学工程的重要意义不言而喻。
"十一五”以来国家已将大科学工程的建设纳入国家的5年规划中，且投入力度逐渐加大。
我国目前大科学工程的发展已由“跟跑”逐渐转变为“并跑”，甚至在部分领域出现“领跑”o鉴于我国大科学工程发展之迅猛，其发展过程中存在问题也逐渐凸显，直接导致大科学工程的作用未得到充分发挥。
本文将梳理现阶段大科学工程快速发展过程中存在的共性问题，并瞄准大科学工程的科学、经济和社会效益，提出相应的管理举措。
关键词：大科学工程，管理，发展，效益中图分类号:C936文献标识码：ADOI:10.19524/ki.10-1009/g3.2021.01.00120世纪中叶以来，科学技术的突破离不开大科学工程的实施。
大科学工程对于孕育前沿科学创新领域、取得重大原创成果、推动重大技术革新具有重大的战略意义，是经济社会创新发展的源泉。
基于大科学工程的重要作用，世界各国（地区）均制定了大科学工程战略规划20世纪末期，我国先后实施了一批大科学工程项目，尤其是“十一五”以作者简介：匡光力，中国科学院合肥物质科学研究院研究员，安微大学校长，全国政协委员。
研究方向为强磁场科学与技术。
汪文强，中国科学院合肥物质科学研究院职员，研究方向为项目管理.2《科学与社会》（S&S）来，我国大科学工程建设发展迅猛，无论是工程建设水平、关键技术创新以及前沿突破性成果的产出均取得了令人瞩目的进步，为我国的科技进步、经济发展提供了重要支撑。
大科学工程快速发展的过程中，由于其具有技术复杂、建设周期长等不确定风险，出现了大科学工程的信任危机、溢出效应不明显、公众认知和参与度不高等问题，严重制约了大科学工程作用的充分发挥。
本文将从大科学工程的基本属性出发，结合国内大科学工程的发展现状和存在的问题，提出相应的管理措施。
我国已建成的大科学装置 新建大科学装置分布汇总
我国已建成地大科学装置新建大科学装置分布汇总．北京正负电子对撞机．兰州重离子加速器．合肥同步辐射加速器．遥感卫星地面站．短波与长波授时系统．上海“神光”系列高功率激光装置．合肥受控热核反应装置．串列式静电加速器．米光学望远镜．合肥环流器装置．新疆太阳磁场望远镜．北京兆瓦核核供热试验堆．中国地壳运动观测网络. 合肥ＨＴ－７托卡马克. 合肥ＥＡＳＴ托卡马克. 北京遥感飞机. 上海神光装置. 宁波种质资源库. 子午工程. 合肥稳态强磁场. 贵州望远镜. 武汉国家脉冲强磁场科学中心在已经建成地国家大科学装置中，合肥市拥有七个国家大科学装置.即将新增地个国家大科学装置.海底科学观测网落户城市：上海依托单位：同济大学意义：将为国家海洋安全、深海能源与资源开发、环境监测、海洋灾害预警预报等研究提供支撑.因为观测网要设在东海，所以这个项目地竞争便在上海和杭州之间展开，作为中国巨无霸高校之一地浙江大学虽然论实力远胜同济大学，但无奈同济大学方面地强力后盾实在太多…杭州遗憾败下阵来，未能将这个历史上离浙江最为接近地重大科学装置带回家.魔都地魔爪开始向东海伸去….空间环境地面模拟装置落户城市：哈尔滨依托单位：哈尔滨工业大学意义：将为我国空间科学发展和深空探测模拟研究提供有力支撑.这个项目地争夺极其激烈，黑龙江人对此应该也是深有体会.本来哈工大材料学院地空间环境在全国就处于领先地位，再加上东北地科研机构也迫切需要一个重大科学装置来充门面，于情于理，哈尔滨都应该极其顺利地拿下这个项目.无奈中科院中途试图独自吞下这块大蛋糕.到手地鸭子，哈工大当然不愿意就这样让它飞了，于是哈工大为此与中科院足足周旋了长达一年地时间…直到哈工大地亲爹工信部出面并向中科院许诺了种种好处，中科院最终才答应将这个工程落户在哈尔滨.哈尔滨人替东北赢下了第一个重大科学装置..强流重离子加速器落户城市：兰州依托单位：中国科学院近代物理研究所意义：将为研究原子核存在极限、核结构新现象和新规律、宇宙中重元素起源等重大科学问题提供重要支撑.兰州分院极其顺利地拿下了这个项目，这个项目一出台，大家就已经确信肯定会是兰州所得.我们可以理解为兰州重离子加速器国家实验室生下了一个儿子..高海拔宇宙线观测站落户城市：成都甘孜州依托单位:中国科学院高能物理研究所意义：将集高灵敏度、大视场、全时段扫描搜索伽马射线源、伽马射线强度空间分布和精确能谱测量等多功能为一体，成为具有国际竞争力地宇宙线研究中心.省会成都不俗地科研能力再加上甘孜州得天独厚地地势关系，四川省迎来属于他们地第一个重大科学装置，这是一个多国参与地国际高海拔宇宙线研究中心.四川省政府已经着手准备重大科学装置和地方产业地有机结合..加速器驱动嬗变研究装置落户城市：合肥依托单位：中国科学院核能安全技术研究所意义：将满足我国长寿命高放核反应堆废料安全、妥善处理处置地研究需求，为我国核能可持续发展提供技术支撑.坐拥“中国科学院核能安全技术研究所”地霸都几乎没遇到任何阻力，科学岛成功拿下这个项目，人造太阳即将迎来新邻居..中国南极天文台落户城市：南京依托单位：中国科学院紫金山天文台意义：将开辟地球上独一无二地太赫兹波段天文观测窗口，为研究宇宙和天体起源、暗物质、暗能量、地外生命等科学问题提供有力支撑.南京科研实力极强，本身也是我国天文科学最强地城市，再加上在此之前江苏还没有一个重大科学装置，因此紫金山拿下这个项目几乎不费吹灰之力.南京从此也有了属于自己地重大科学装置..综合极端条件实验装置落户城市：长春依托单位：吉林大学意义：将为我国空间科学发展和深空探测模拟研究提供有力支撑.哈尔滨人“太阳系梦”地实现地消息很快就传到了东北兄弟长春人地耳中，长春在为哈尔滨地成功感到欢喜地同时，自己也坚定了拿下“综合极端条件实验装置”地信心.长春市领导迅速发话：吉大校方要全校使出吃奶地劲头去争取这个项目.领导发话，不敢不落实，长春分院和吉林大学四处奔走，终于替东北拿下了第二个重大科学装置！“综合极端条件实验装置”已成为长春地囊中之物..未来网络试验设施落户城市：合肥依托单位：中国科学技术大学意义：将为空间网络、光网络和量子网络研究提供必要地实验验证条件继去年顺利研制成功量子通信网后，中科大此番又争气地替合肥拿下了未来网络试验设施，看来霸都步入重镇地步伐已经不可阻止..高能同步辐射光源验证装置落户城市：保定依托单位：中国科学院高能物理研究所意义：为我国建设高能同步辐射光源奠定坚实地基础.保定市委书记聂瑞平、市长马誉峰亲自进京拜访最终打动了中科院.河北省地科研实力一直不差，只是因为北京、合肥地存在，一直缺少表现地机会.保定市这次以黑马之姿替河北省拿下了一个宝贵地重大科学装置，地确有够励志！机会不是等出来地，是争取出来地..转化医学研究设施落户城市：上海依托单位：上海交通大学意义：将推进临床医学和系统生物学结合，促进我国转化医学研究水平大幅提升.转化医学研究设施主要在上海交通大学与四川大学之间竞争，四川大学凭借着旗下著名地华西医学中心一度无限接近该设施，无奈上海强横地医疗水平给予了上交大十足地气场，成都无奈败下阵来.魔都地魔爪开始伸向了医学领域..高效低碳燃气轮机试验装置落户城市：连云港南京依托单位：中国科学院工程热物理研究所意义：将为我国燃气轮机部件和系统特性研究提供研发手段，为化石能源持续和低碳发展提供基础支撑.在江苏省科技厅和南京分院地大力支持下，连云港市为江苏拿下了第二个重大科学装置.在经历了中科院江苏选址，南京负责牵手，连云港同意筹办…江苏省地重大科学装置上升到了两个..精密重力测量研究设施落户城市：武汉依托单位：华中科技大学意义：将为解决固体地球演化、海洋与气候变化、水资源分布和地质灾害研究中地科学问题提供重要支撑.如果你以为中部只有合肥一个在一枝独秀，那你就大错特错了.中部龙头大武汉是属于那种凡事不管三七二十一先插上一脚地狠角色.此番华中科大与武汉大学测绘学院连袂出击，兵不血刃地替大武汉拿下了第二座重大科学装置..大型低速风洞落户城市：哈尔滨依托单位：中国航空工业空气动力研究院意义：有助于我国飞行器流场品质和综合性能达到国际先进水平这项工程落在哈尔滨可谓毫无悬念，哈尔滨早在年前已经开始兴建大型低速增压风洞，前前后后做了上万次实验.此番大型低速风洞正式落户哈尔滨，正是对哈尔滨年来为我国航空业任劳任怨做贡献地最大表彰..上海光源线站工程落户城市：上海依托单位：中国科学院上海应用物理研究所意义：将大幅提升光源和束线地能力，使上海光源继续保持国际先进水平，为相关科学研究提供更全面、先进、便捷地支撑.一代光源“北京光源”、二代光源“合肥光源”，而三代光源，也就是我国最新，最牛地光源便是“上海光源”了，“上海光源”地电子束发射度是上代“合肥光源”地倍，光亮度更是其地倍.至此，上海地重大科学装置也高达到了个..模式动物表型与遗传研究设施落户城市：北京依托单位：中国农业大学意义：可系统、准确地描述生命地表型、基因型及其在环境变化中地响应，并以此正确描述生命地调节状态和方式，为人类疾病、动物生命过程调节等研究提供支撑.主要在首都地中国农业大学与昆明地动物研究所之间竞争，最终首都笑到了最后..地球系统数值模拟器落户城市：北京依托单位：中国科学院大气物理研究所意义：将大幅提高我国地球系统模拟地整体能力和重大自然灾害预测预警、气候变化预估地研究水平.相比于国家实验室，大科学装置能够更直接地成为一座城市地名片，并能够更快速地为所在地城市创造出经济效益.因此，有科研实力和基础地城市，都几乎赤膊上阵争夺大科学装置地落户！在已经建成和计划建立地国家大科学装置总数中，合肥拿到了个，其中，仅仅是中国科技大学就为合肥拿到了个！成为最大地赢家.上海总共拿到了个大科学装置，成为仅次于合肥地第二座城市！首都北京以自己地实力，拿到了五个大科学装置！合肥、上海和北京，是我国三大综合性科学中心城市，更是国家大科学装置地超级大赢家！加上各自拥有地国家实验室数量，北京拥有所国家实验室，全国排名第一；合肥拥有所国家实验室，全国排名第二；上海拥有所国家实验室，和其它分别拥有所国家实验室地座城市一样.至此，北京拥有国家级科研机构总数个，全国排名第一.合肥拥有国家级科研机构个，全国排名第二.上海拥有个国家级科研机构，全国排名第三！。
磁约束聚变中的磁场强度_概述说明以及解释
磁约束聚变中的磁场强度概述说明以及解释1. 引言1.1 概述在当今能源需求不断增长的背景下，聚变作为一种清洁、可持续的能源形式备受关注。
磁约束聚变是目前最有希望实现可控核聚变反应的方法之一。
而在磁约束聚变过程中，磁场强度扮演着至关重要的角色。
本文将对磁约束聚变中的磁场强度进行概述、说明以及解释。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分进行论述和讨论。
首先，在引言中我们将概述文章的主要内容，并对每部分进行简单介绍。
其次，第二部分将详细介绍磁约束聚变的概念以及磁场在其中的作用机制。
接着，第三部分将重点介绍传统和先进的测量方法与设备，包括常用的磁场强度调控技术及其意义。
然后，第四部分将涉及理论模拟和实验结果分析，我们将使用数值模拟手段来预测和优化磁场强度分布，并对实验结果与理论模拟结果进行对比和验证。
最后，在第五部分我们将总结主要观点和实验结果成果，并展望未来发展方向和挑战。
1.3 目的本文旨在深入探讨磁约束聚变中的磁场强度问题，并对其重要性进行阐述。
通过介绍磁场测量方法与设备，以及理论模拟和实验结果分析，我们希望能够加深读者对磁场强度在磁约束聚变中的作用机制的理解。
此外，通过总结和展望未来的发展方向和挑战，我们希望为进一步推动磁约束聚变技术的发展提供参考和启示。
以上便是文章“1. 引言”部分的详细内容。
2. 磁约束聚变中的磁场强度2.1 磁约束聚变概述磁约束聚变是一种利用强大的磁场将离子或等离子体限制在一个容器内进行聚变的技术。
通过将磁场应用于等离子体，可以实现对其运动和配置的精确控制，以便防止等离子体与容器壁接触，并使其能够达到足够高的温度和密度以进行核融合。
2.2 磁场在磁约束聚变中的作用在磁约束聚变中，磁场具有关键作用。
它主要有以下几个方面的作用：首先，磁场起到限制等离子体运动轨迹的作用。
通过配置适当形式和强度的磁场，可以将等离子体限制在空间中特定区域内，避免它们与容器壁发生碰撞并损失能量。
其次，磁场帮助维持等离子体的稳定性。
我国已建成大科学装置新建大科学装置分布汇总
我国已建成的大科学装置新建大科学装置分布汇总01．北京正负电子对撞机02．兰州重离子加速器03．合肥同步辐射加速器04．遥感卫星地面站05．短波与长波授时系统06．上海“神光”系列高功率激光装置07．合肥HT-6M受控热核反应装置08．H1-13串列式静电加速器09．2.16米光学望远镜10．合肥环流器HL-1装置11．新疆太阳磁场望远镜12．北京5兆瓦核核供热试验堆13．中国地壳运动观测网络14. 合肥ＨＴ－７托卡马克15. 合肥ＥＡＳＴ托卡马克16. 北京遥感飞机17. 上海神光II装置18. 宁波种质资源库19. 子午工程20. 合肥稳态强磁场21. 贵州FAST望远镜22. 武汉国家脉冲强磁场科学中心在已经建成的国家大科学装置中，合肥市拥有七个国家大科学装置。
即将新增的16个国家大科学装置1.海底科学观测网落户城市：上海依托单位：同济大学意义：将为国家海洋安全、深海能源与资源开发、环境监测、海洋灾害预警预报等研究提供支撑。
因为观测网要设在东海，所以这个项目的竞争便在上海和杭州之间展开，作为中国巨无霸高校之一的浙江大学虽然论实力远胜同济大学，但无奈同济大学方面的强力后盾实在太多…杭州遗憾败下阵来，未能将这个历史上离浙江最为接近的重大科学装置带回家。
魔都的魔爪开始向东海伸去…2.空间环境地面模拟装置落户城市：哈尔滨依托单位：哈尔滨工业大学意义：将为我国空间科学发展和深空探测模拟研究提供有力支撑。
这个项目的争夺极其激烈，黑龙江人对此应该也是深有体会。
本来哈工大材料学院的空间环境在全国就处于领先地位，再加上东北的科研机构也迫切需要一个重大科学装置来充门面，于情于理，哈尔滨都应该极其顺利的拿下这个项目。
无奈中科院中途试图独自吞下这块大蛋糕。
到手的鸭子，哈工大当然不愿意就这样让它飞了，于是哈工大为此与中科院足足周旋了长达一年的时间…直到哈工大的亲爹工信部出面并向中科院许诺了种种好处，中科院最终才答应将这个工程落户在哈尔滨。
科教大事新闻
．万个降至８ ０ 个 ． ０ ０ 而服 样 的奇特景观 ．在 ” 囱”周围 ．生活着耐高温 、耐高压 、不 每 毫升血液 中的艾滋病病毒数 量从 ２ ５ 烟 研 究的菲利普 － 马亚乌德说 ． 上述结果表 明． 伐昔洛 韦具 有控
负责这项 怕剧毒 、无需氧气 的生物群落 ．其生物 多样性和生物密度可与热 用 安慰剂 的妇女血液 中的艾滋病病毒数量不降反增。
媒介 昆虫一病毒一 寄 美 元 由美 国 国立卫 生 研究 院 下属 的 国 家人 类基 因组 研 究所 科学家以比较研究入侵生物与土著生物在” 主植物”互作上的异 同作为切入点 ，以入侵的 Ｂ 型烟粉虱、我国 （Ｈ Ｒ ） ＮＧ Ｉ 资助。麻省理工学院和哈佛 大学 的 Ｋｒｔ ｌ ｂ ｄ— Ｔ ｈ ｅ ｉ Ｌ ｄｌ ｓｎ ｎ ａ ｏ Ｈ１ 博士是该项 目的主要负责人 。测序样本来 自一 匹名 叫 ” 明 的 土著 Ｚ Ｊ 烟粉虱 在我国近 年流 行成 灾的两种植物双生病毒 以 黎
由于该虫大量取食植 美国国立卫 生研究院 ｆＩ） ＮＨ 马类基 因组计划的领导人宣布 ． 科 利于该 害虫的入侵和其所传病毒病 的流行。 物汁液 ， 传播危害性最严重 的植物双生病毒 ， 引起植物生理异常 学家首次绘制出马的基 因组草 图，得到了 ２０万个 Ｄ Ａ碱基对数 ７ Ｎ
特别是该 虫自身抗药性能快 ， 很难防 据 ，全部数据已经进入 公共数据 库 ，可免 费供全世界 的生物学家 而使作物严重减产和绝收。 是 超级害 虫”的昆虫。我国 和兽 医学家使用。马类基因组计 划开始于 ２ ０ 年 ， ０ ６ 共耗资 １０ 万 治 ， 国际科技界公认的唯一被冠 以 ” ０ ５
国土资源部 日前决定 ， 建立 中国大陆科学钻探工程长期观
测站 ，该观测站将在国土资源部、中国地质调查局 、中国地质 科学院 的领导下 ， 依托 中国地质科学 院地质所运行 。中国大陆
我国已建成的大科学装置新建大科学装置分布汇总演示教学
我国已建成的大科学装置新建大科学装置分布汇总01．北京正负电子对撞机02．兰州重离子加速器03．合肥同步辐射加速器04．遥感卫星地面站05．短波与长波授时系统06．上海“神光”系列高功率激光装置07．合肥HT-6M受控热核反应装置08．H1-13串列式静电加速器09．2.16米光学望远镜10．合肥环流器HL-1装置11．新疆太阳磁场望远镜12．北京5兆瓦核核供热试验堆13．中国地壳运动观测网络14. 合肥ＨＴ－７托卡马克15. 合肥ＥＡＳＴ托卡马克16. 北京遥感飞机17. 上海神光II装置18. 宁波种质资源库19. 子午工程20. 合肥稳态强磁场21. 贵州FAST望远镜22. 武汉国家脉冲强磁场科学中心在已经建成的国家大科学装置中，合肥市拥有七个国家大科学装置。
即将新增的16个国家大科学装置1.海底科学观测网落户城市：上海依托单位：同济大学意义：将为国家海洋安全、深海能源与资源开发、环境监测、海洋灾害预警预报等研究提供支撑。
因为观测网要设在东海，所以这个项目的竞争便在上海和杭州之间展开，作为中国巨无霸高校之一的浙江大学虽然论实力远胜同济大学，但无奈同济大学方面的强力后盾实在太多…杭州遗憾败下阵来，未能将这个历史上离浙江最为接近的重大科学装置带回家。
魔都的魔爪开始向东海伸去…2.空间环境地面模拟装置落户城市：哈尔滨依托单位：哈尔滨工业大学意义：将为我国空间科学发展和深空探测模拟研究提供有力支撑。
这个项目的争夺极其激烈，黑龙江人对此应该也是深有体会。
本来哈工大材料学院的空间环境在全国就处于领先地位，再加上东北的科研机构也迫切需要一个重大科学装置来充门面，于情于理，哈尔滨都应该极其顺利的拿下这个项目。
无奈中科院中途试图独自吞下这块大蛋糕。
到手的鸭子，哈工大当然不愿意就这样让它飞了，于是哈工大为此与中科院足足周旋了长达一年的时间…直到哈工大的亲爹工信部出面并向中科院许诺了种种好处，中科院最终才答应将这个工程落户在哈尔滨。
强磁场下的科学问题
强磁场下的科学问题编者按张裕恒中国科学院强磁场科学中心沈保根中国科学院物理研究所皮雳中国科学院强磁场科学中心王守国北京科技大学在传统科学日臻完善的今天，继续利用常规实验条件取得新的突破越来越困难，而极端实验条件为发现新现象，揭示新规律，并为多学科的交叉研究提供了更多的机遇。
强磁场正是一种重要的极端实验条件，强磁场条件下的物质结构及其转变过程都可能发生变化，这为物理、化学、材料和生物等领域的研究提供了新的途径，开辟了新的空间。
首先，强磁场在发现新现象和认识新现象方面具有重要作用。
强磁场可以非常有效地诱导原子核外电子的自旋和轨道有序，并改变电子能态和原子、分子间的相互作用，使之出现全新的物质状态，呈现多种多样新的物理、化学现象和效应。
例如，在强磁场条件下发现的量子霍尔效应和分数量子霍尔效应（这两种新现象的发现者分别获得1985年和1998年的诺贝尔物理学奖）。
强磁场还可以抑制一些因素，突显另外一些效应，使得原来很复杂，甚至混乱的过程变得较为简单，易于直接了解其物理机理。
其次，强磁场在探索和制备新材料方面可以发挥不可替代的作用。
材料是现代物质文明的基础，它支撑着其他新技术的发展，已成为经济发展的重要支柱之一。
新材料的研制往往依赖于极端技术条件，如强磁场、极低温、极高温、超高压、超高真空等，其中强磁场技术在新材料研制中的重要作用正在显现。
另外，强磁场在开发新器件和催化新技术方面也有重要应用。
强磁场霍尔效应和磁光效应是研究多层或低维半导体材料中电学输运性质的强大工具，它可以更好地得到半导体内载流子的信息，在此基础上开发出新型半导体器件和功能元件。
此外，强磁场还可催化出新的重大应用技术，如强磁场作用下的电磁冶金技术、化学反应合成以及脑功能成像技术等。
因此，强磁场被国际上称之为21世纪科学、工程和技术，强磁场作用下的物理学、化学、生物学、材料科学、磁共振技术等研究也已经成为新的学科方向。
过去由于没有完善的强磁场条件，我国科学家相关研究上失去了很多机遇，我们的一些原创性想法不是被搁置就是到国外与别人合作。
加强应用支撑型重大科技基础设施建设，增强我国高质量发展的科技基础能力
专题：新时期重大科技基础设施建设理论与实践Theory and Practice of Major S&T Infrastructure Construction in the New Era编者按作为国家科技创新体系的重要组成单元，重大科技基础设施不仅是支撑科学研究与高新技术发展的基础创新平台，也是体现国家综合实力和科技创新能力的重要标志。
进入新时期，重大科技基础设施特别是应用型重大科技基础设施，对于推动解决制约经济社会发展的重大科技问题，有力支撑国家重大战略需求和产业发展需要的创新引领作用日益凸显，逐步成为培育新质生产力、推动我国高质量发展的“国之重器”。
为深入讨论新时期我国重大科技基础设施建设的制度安排与功能定位，《中国科学院院刊》特以“新时期重大科技基础设施建设理论与实践”为主题组织专题，围绕增强我国高质量发展的科技基础能力进行系统阐述，以期为读者提供新视角，为决策提供支撑。
引用格式：黄从利, 周非特, 徐祥, 等. 加强应用支撑型重大科技基础设施建设，增强我国高质量发展的科技基础能力. 中国科学院院刊, 2024, 39(3): 423-435, doi: 10.16418/j.issn.1000-3045.20231226004.Huang C L, Zhou F T, Xu X, et al. Strengthen establishment of application-supported major science and technology infrastructure to enhance basic capacity of science and technology for high-quality development. Bulletin of Chinese Academy of Sciences, 2024, 39(3): 423-435, doi: 10.16418/j.issn.1000-3045.20231226004. (in Chinese)加强应用支撑型重大科技基础设施建设，增强我国高质量发展的科技基础能力黄从利1,2周非特1徐祥2张玲玲1,3,4*1 中国科学院大学经济与管理学院北京1001902 中国科学院工程热物理研究所北京1001903 中国科学院大数据挖掘与知识管理重点实验室北京1001904 中国科学院大学数字经济监测预测预警与政策仿真教育部哲学社会科学实验室（培育）北京100190摘要从“两弹一星”到“中国天眼”，从一无所有到世界领先，我国坚定不移地走特色自主创新道路。
电力系统分析(三大)
课程发展历史沿革“电力系统分析”课程是电气工程及其自动化专业的学位课程，也是电力类相关专业的主要课程。
本课程具有很强的理论性和较强的实践性，注重理论与实践的密切结合。
通过该课程的学习，培养学生的电力系统规划、设计、运行与运营的背景知识，同时也是学习后续专业课程的基础。
我校自1988年开设电力系统及其自动化专业以来，“电力系统分析”就是本专业的重点课程。
第一期教材选用的是华中科技大学何仰赞教授编写的《电力系统分析》上、下册，全国优秀教材。
为了适应专业发展的需要，后来选用中国电力出版社出版的由东南大学陈珩老师编写的《电力系统稳态分析》，和西安交通大学李光琦老师编写《电力系统暂态分析》教材。
目前选用的是《电力系统分析》，夏道止，中国电力出版社，普通高等教育“十五”国家级规划教材，2008年9月（第二版）。
由于课程的重要性，自从开设本课程以来，我们一直配备本学科的骨干教师担任该课的教学工作，选用全国优秀教材。
进入90年代，本课程的建设驶入了快速发展的轨道，并形成了重视教学改革、狠抓教学质量的优良传统，经历了从学校重点课程→校级优质课程→校级精品课程→省级精品课程的建设。
在教学观念、教师队伍、教学内容、教学方法、教学手段、实验教学等方面进行了全面改革研究与实践，并取得较好的教学效果，为本专业其他课程的建设起到了示范作用。
2003年，我校“电气工程及其自动化”专业立项为湖北省品牌专业建设项目，以此为契机，我们将《电力系统分析》课程建设融入到品牌专业建设之中，对课程的理论教学内容和实践建学内容进行了改革，将实践教学分为课程实验和综合实验两大部分，课程实验重在课程基本理论的验证和提高学生对于基本理论的理解和运用能力，综合实验重在以《电力系统分析》课程内容为纽带，进行综合设计性、操作性实验，提高学生综合运用专业知识的能力和综合实践能力。
在原有部级重点实验室“水电站仿真实验室”的基础上，进一步建设了“电力系统综合设计实验室”、“电力系统综合自动化实验室”、“电力系统继电保护综合实验室”，为本课程的课程实验和综合实验提供了先进的实验环境。
大科学装置：科技强国之重器
大科学装置：科技强国之重器反物质是不是真实存在？夸克能不能再被细分？宇宙中究竟还有没有类似地球的宜居星球？人类能不能控制热核聚变？面对大量动植物进入濒危状态，人类能不能设法留住它们？……当人类已经能够将自己送上月球，但仍有许多基础科学理论问题亟须解决。
工程联系在一起。
特别是改革开放后，一大批大科学装置的陆续建成和运行，满足了国内日益增长的科研需求，极大地推动了我国科技研发的进步，并产生了相当一批在国际上领先的科研成果。
尤其是党的十八大以来，中国在大科学装置建设上更是持续发力，一份份科研捷报鼓舞人心。
自上世纪90年代以来，中科院高能物理研究所借助北京正负电子对撞机，获得了多项重大成果，居于国际领先水平，成为世界高能物理研究中心之一。
同时还“一机两用”，成为我国众多学科的同步辐射大型公共实验平台。
外形犹如一个美丽的螺旋贝壳，坐落在上海张江高科技园区的上海光源，是我国迄今为止最大的大科学，同时也是目前世界上性能最好的第三代中能同步辐射光源之一。
作为耗资12亿元、建设历时52个月的大科学装置，上海光源能够提供的高能X射线亮度，达到普通X光机的上亿倍，为中国生命科学、材料科学、环境科学、石油化工等几乎所有现代科学领域对微观世界的研究，提供前所未有的工具。
2015年7月，作为全球生命科学领域首个综合性大科学装置，总投资7.56亿元的国家蛋白质科学中心（上海）设施通过验收。
过去，许多科学家耗费数年才解析一个蛋白质分子结构，如今在中心位于上海光源的蛋白質研究专用线站上，为蛋白质分子拍一张照只需0.1秒，看清一个蛋白质结构，不再以年为计时单位，最短只需2分30秒。
这里有国内磁场强度领先的装置，可以为蛋白质复杂三维结构进行核磁“拍照”。
先进的集成化电镜分析系统，则可以对蛋白质进行接近原子分辨率的观测，相当于看清一根头发丝直径的几十万分之一。
2016年9月25日，有着“超级天眼”之称的500米口径球面射电望远镜（FAST）在贵州平塘的喀斯特洼坑中落成启用。
核磁共振实验报告-中科大学生作-请自行参考
核磁共振系别：11系 学号：PB06210381 姓名：赵海波实验目的：观察核磁共振稳态吸收现象，掌握核磁共振的实验基本原理和方法，测量H 1和F 19的γ值和g 因子。
实验原理： 1．核自旋原子核具有自旋，其自旋角动量为h I I p )1(1+=（1）其中I 是核自旋量子数，其值为半整数或整数。
当质子数和质量数均为偶数时，I=0，当质量数为偶数而质子数为奇数时，I=0,1,2…，当质量数为奇数时，I=2n （n=1，3,5…）．2．核磁矩原子核带有电荷，因而具有子旋磁矩，其大小为)1(211+==I I g p m egN Nμμ （2）NN m eh2=μ （3）式中g 为核的朗德因子，对质子，g ＝5.586，N m 为原子核质量，N μ为核磁子，N μ＝227100509.5m A ⋅⨯-，令g m eN2=γ （4）显然有I I p γμ=（5）γ称为核的旋磁比。
3．核磁矩在外磁场中的能量核自旋磁矩在外磁场中会进动。
进动的角频率00B γω=（6）0B 为外恒定磁场。
表2.3.1-1列出了一些原子核的自旋量子数、磁矩和进动频率。
核自旋角动量I p 的空间的取向是量子化的。
设z 轴沿O B 方向，I p 在z 方向分量只能取mh p Iz = （m=I ，I-1，…，-I+1，-I ） （7）Iz Iz p γμ=（8）则核磁矩所具有的势能为000mB h B B E Iz I γμμ-=-=⋅-=（9）对于氢核（H 1），Ｉ＝21，m ＝21 ，021B h E γ =，两能级之间的能量差为000B g B h h E N μγω===∆（10）E ∆正比于O B ，由于N m 约等于电子质量的18401，故在同样的外磁场O B 中，核能级裂距约为电子自旋能级裂距的18401，这表明核磁共振信号比电子自旋共振信号弱的多，观测起来更困难。
４．核磁共振实现核磁共振，必须有一个稳恒的外磁场O B 及一个与O B 和总磁矩m 所组成的平面相垂直的旋转磁场1B ，当1B 的角频率等于0ω时，旋转磁场的能量为E h ∆=0ω，则核吸收此旋转磁场能量，实现能级间的跃迁，即发生核磁共振。
浅析强磁场的应用
浅析强磁场的应用摘要：早在上世纪强磁场就已经开始被研究与发掘，时至今日强磁场技术更是成熟，本文将简要介绍强磁场的性质与原理、在国内的发展现状、在工业、军事、医学上的应用，以及发展的弊端。
关键词：脉冲强磁场；稳态强磁场；技术与应用引言随着时代的发展，强磁场技术逐渐应用在我们的工业生活中。
在二十世纪六十年代人们发现了实用超导材料，持续强磁场消耗电能的功率就大大减少，强磁场也被人们渐渐运用到实用领域，本世纪，电工新技术应用需要重点发展超导和永磁强磁场技术，在各国核物理、核聚变等科技计划的带动下，这项技术得到了很大的发展。
低温铌钛合金，铌三锡复合超导线和铷铁硼永磁材料形成了产业链，能够批量生产[1]。
人们成功研制出可长期稳定运行的强磁场装置，满足15T以下的场强和磁场形态，从而推动了强磁场的应用[2]。
根据在材料在磁场中收到的四种作用力如洛伦兹力、库仑力、磁化力和极化力，人们开始利用磁场来制作各项性能都更为优秀的材料。
在磁场中材料主要受洛伦兹力与磁化力的作用，人们可以利用这一性质对材料的晶体取向，组织去向来做影响制作出新材料。
本文将从强磁场的性质与原理、在国内的发展现状、在工业、军事、医学上的应用、发展的弊端这几个方面来浅析强磁场。
螺旋装置是当今超导磁体技术水平的典型代表，而美国的稳态强磁场可以说是世界先进水平，世界稳态强磁场的最强记录就是由位于美国弗罗里达的NHMFL实验室所保持的。
我国强磁场方面的研究要走的路还很长。
1.强磁场的简介1.1强磁场的原理自从电磁场被安培制造出来后，磁场的应用就开始变的广泛，尤其是在强磁场被应用于科学研究之后。
超强磁场一般叫强磁场，是指强度远高于强度为约为0.05mt地磁场的外加磁场，一般强度大于2T。
对于磁场的研究，也产生了许多新现象和新概念。
这些新技术对于现代物理、生物、化学学等学科产生的影响也很巨大，更不用说日常生活了。
因此，不断发展和升级磁场技术，制造出更稳定更有效的强磁场成为科学家研究强磁场的一大目标。
高精度加速器特种磁铁电源的研究(张希泰)
高精度加速器特种磁铁电源的研究张希泰简介张希泰，男，主要从事电力电子技术方面的研究工作，是中国科学技术大学电子工程与信息科学学院教授。
他的研究领域包括高精度电源、数字控制电源、新能源电源等。
张希泰在电源技术方面做出了诸多创新和突破，发表学术论文100余篇，获得授权专利30余项，担任中科院电工所博士生导师、IEEE Fellow、中国电机工程学会电子工程分会副主席等职务。
介绍高精度加速器是指能够精确加速高能粒子并控制其运动轨迹的设备。
它通常由一系列的磁铁和加速器结构组成。
其中，磁铁是高精度加速器的核心部件之一。
在加速器中，磁铁通过产生强磁场来控制粒子的运动轨迹。
磁铁的电源则对磁场的稳定性和精度要求极高。
因此，开发高精度加速器特种磁铁电源对于提高加速器的工作效率和可靠性具有非常重要的意义。
研究内容本研究主要针对高精度加速器特种磁铁电源的研发展开。
我们通过深入研究磁铁电源的工作原理和特点，设计了一种基于数字控制技术的高精度加速器特种磁铁电源。
该电源能够通过高速数字信号采集和处理，实现电流和磁场的快速稳定，并且具有很高的响应速度和稳定性。
基于研究，我们发现了如下一些结论：1.采用数字控制技术可以实现磁铁电源的高精度控制和响应。
2.通过设计合理的反馈控制系统可以有效提高磁铁电源的稳定性和精度。
3.充分考虑磁铁电源和磁铁的匹配度可以降低电源功耗，同时提高工作效率。
结论在本次研究中，我们通过基于数字控制技术设计的高精度加速器特种磁铁电源，实现了对磁铁的快速稳定和高精度控制，取得了预期的研究进展。
这为高精度加速器技术的发展提供了新的方向和思路。
未来，我们将会在磁铁电源的高精度控制、反馈控制等方面进一步深入研究，提高磁铁电源的精度和可靠性，以满足高精度加速器的工作需要，并为推进加速器技术的进步贡献力量。
强磁场下的固体物理研究进展
知识和进展强磁场下的固体物理研究进展3曹 效 文(中国科学院等离子体物理研究所强磁场实验室 合肥 230031)摘 要 强磁场下的物理研究是一个富有成果的研究领域.40T 以上稳态强磁场的研制成功为固体物理研究提供了新的科学机遇.文章简要地介绍强磁场下某些固体物理,其中包括高温超导体的H -T 相图和非费米液体行为,德哈斯(de Haas )效应和费米面性质,电子的Wigner 结晶及其动力学行为,磁场诱导的相变(如绝缘体-金属和超导转变),多级磁有序,串级自旋密度波和大块材料中的量子霍尔效应等的实验研究的近期进展,希望以此引起人们对国内强磁场下物理研究的关注.关键词 强磁场,超导体,德哈斯(de Haas )效应,Wigner 结晶,相变PR OGRESS OF SOLI D STATE PH YSICS IN HIGH MAGNETIC FIE LDC AO X iao 2Wen(H igh Magnetic Field Laboratory ,Institute o f Plasma Physics ,Chinese Academy o f Sciences ,H e fei 230031,China )Abstract The physics of high magnetic fields is a subject rich in achievements.S teady high magnetic fields above 40T have been success fully developed ,providing new opportunities for studying solid state physics under such fields.An overview is presented of recent progress in this area ,including the H 2T phase diagram and non 2Ferm i liquid be 2havior of high tem perature superconductors ,the de Haas effect and properties of the Ferm i surface ,W igner crystalli 2gation of electrons and its dynam ical properties ,magnetic field 2induced phase transitions such as insulator 2metal and superconductor transitions multistage magnetic ordering ,successive spin density waves and the quantum Hall effect in bulk material.K ey w ords high magnetic field ,superconductor ,de Haas effect ,W igner crystal of electrons ,phase transition3 2002-01-28收到初稿,2002-04-28修回 在现代实验物理研究中,科学机遇往往与所能达到的极端条件有密切关系,这些极端条件包括强磁场、极低温、高压和强激光等.下一个目标的极端条件的创立便是产生新的科学机遇条件.以强磁场为例,在20世纪70年代末曾把30T 磁场强度定义为可获得科学机遇的场,当时运行的稳态场仅为20—25T.30T 稳态场运行若干年后,下一个目标机遇场为40T 以上稳态场.磁体设计,导体材料以及相关技术研究近年来获得的长足进步[1]为上述目标提供了必要的科学技术储备,于是美国于1990年8月在佛罗里达大学开始实施以45T 稳态混合磁体为核心的强磁场实验室计划[2].日本则在筑波实施40T 混合磁体计划[3].荷兰的Nijmegen 强磁场实验室也有40T 混合磁体计划.在我国合肥强磁场实验室也有40T 以上稳态强磁场计划.超导强磁场技术由于高温超导体Bi 系银包套带材的加盟,已由原来的21T 提高到24T [4].目前,超导磁体的最高场主要受限于高温超导材料工艺和磁体技术.从Bi 系材料在高场下的J c (H )特性来看,随着这些工艺和技术的进步,30T 的超导磁体估计在5—10年内是可望实现的.当然,在上述机遇场以下磁场范围内仍有不少工作可做,并且仍有一定的科学机遇,例如,Y C o 5单晶的磁晶各向异性就是1966年用一个5T 的超导磁体进行的研究中发现的.这一发现为当时制备新的永磁材料指出了光明前景.强磁场下的固体物理是一个富有成果的研究领域,并且曾铸就过固体物理研究的辉煌,例如量子霍尔效应[5]和分数量子霍尔效应[6]的发现导致了两次诺贝尔物理奖的获得,以及一系列新现象和新效应的发现和观察,其中包括磁场诱导的电子结晶点阵,・696・物理即Wigner固体[7],磁场诱导的绝缘体-金属转变和超导电性[8]等.有关强磁场下的科学研究讨论会和半导体物理都有定期的国际会议,强关联电子系统的国际会议也含有可观数量的强磁场下的研究内容.强磁场下的物理研究课题颇多,这里仅介绍某些方面,并借此引起国内物理学界对强磁场下物理研究的关注.1 强磁场下的高温超导体研究和低温超导体相比,高温超导体的超导转变温度Tc和上临界场H c2均高出近一个量级,即T c约为102K,H c2(0)高于102T.这么高的临界参量预示着高温超导体的潜在应用前景及其可观的经济价值,同时也丰富了超导物理的研究内容,例如与强磁场密切相关的H-T相图和以Jc(H)为中心的磁通动力学性质的研究等.到目前为止,这些研究多数仅限于液氮温区,对于高温超导体来说,由于Tc为百K量级,这一温度范围仍限于T c附近;所用磁场也多数限于10T以下,这对于临界场高于100T的高温超导体来说,也仅属于低场.更低温区的研究是必要的,但是要求更高的磁场,例如日本筑波40T稳态场磁体系统的建立就是以高温超导体为主要目标的. 111 高温超导体的H-T相图高温超导体H-T相图的一个显著特点是,在下临界场Hc1(T)与上临界场H c2(T)之间的混合态区域内存在着一个新的相变线———不可逆线I L(图中标为Hirr),如图1所示.这个新相交线的性质可以大致归纳为:对于无孪晶界和明显缺陷的单晶,I L 是一个由涡旋点阵态到涡旋液态的熔化线,这个相变属于一级相变;对于存在有效钉扎作用的缺陷的样品,如存在着明显无序的薄膜和有明显缺陷的单晶,I L是一个由涡旋玻璃固态到液态的转变,并且属于二级相变.不可逆线上下的不同涡旋状态表明了磁通钉扎强度的改变,因而I L上下的临界电流密度及其行为应该是有区别的.近来的实验结果[9]表明,在I L上下存在着Jc的剧烈变化,并遵守不同的温度关系和磁场关系.由此可以看出,I L是一个对材料结构(它直接影响Jc行为)敏感的参量,这与H c1(T)和H c2(T)是材料的本征参量形成鲜明对照.已有由于钉扎强度的改善,I L也随之抬高的有关报道.图1 Y BCO超导薄膜在磁场HΠΠc位形下的H-T相图[10] 关于高温超导体耗散(dissipation)行为的研究进一步表明,在I L和Hc2(T)之间还存在一个新的相界HK(T)线的证据[10].H K(T)线把涡旋液态分成两个区:在I L与HK(T)之间涡旋之间是关联的(corre2 lated),涡旋运动具有激活的特征;在H K(T)与H c2(T)之间,涡旋之间是非关联的,其运动以扩散运动为特征.关于这方面研究的报道仍较少,其相变性质也有待进一步研究.以上研究,一方面大多限于Tc附近温区,向更低温区扩展要求更高的磁场强度.另一方面,I L和H K(T)的性质和起源尚未得到完全一致的认识. 112 强磁场下的J c(H)特性虽然高的超导转变温度和高的上临界场预示着高温超导体的潜在应用前景,但最终决定其大规模应用前景的是在一定温度下的Jc(H)特性,通常要求Jc值高于104AΠcm2.高温超导体与低温超导体的Jc(H)关系的比较研究显示[11],在412K,Bi系银包套带材在15T以上磁场范围的Jc明显高于低温超导体,而Y BC O的C VD膜在77K的J c值,在25T以上磁场范围也明显地高于低温超导体.这些高温超导体Jc(H)的一个显著特点是,直到30T的高场仍未出现显著下降,这对高场应用十分有利.但是,我们必须记住,超导体J c(H)特性是一个对材料结构因素(如缺陷和第二相的存在等)敏感的临界参量,因此它强烈地取决于成材工艺.但到目前为止,Y BC O和Bi系材料中什么样的缺陷对钉扎是最有效的,仍不清楚.因而,任何一家生产者对其产品进行高场检验都是必须的.另一方面,高温超导材料在高场下与磁通运动特性密切相关的稳定性等问题也尚缺少系统的仔细研究.・796・31卷(2002年)11期113 强磁场下的正常态性质含铜氧化物超导体在T c 以上温区的面内电阻ρab 的线性行为及其与面外电阻ρc 的半导体行为的共存[12]常常被作为非费米液体的证据[13].这两种相反的电阻温度关系是否可以扩展到远离T c 的低温区,并作为一种正常态基态性质是一个不清楚的问题.一个最直接的方法是用强磁场抑制其超导电性来进行T c 以下温区的正常态性质的研究.但是这一方法是困难的,因为该类超导体上临界场很高,如前面所述.因此,选择一个T c 较低的同类材料和提高所能达到的场强是人们所希望的.Ando 等[14]利用61T 场强的脉冲场研究了Bi 2Sr 2CuO y 单晶(T c =13K )在T c 以下温区的正常态各向异性电阻行为.结果表明,直到0166K (T ΠT c =0105)仍然保持着上述的面内和面外电阻的温度关系行为,即仍表明一个非费米液体性质.其实,含铜氧化物超导体还存在一个面内和面外电阻行为相反的磁输运行为,这就是在高场区面内电阻ρab 表现出正磁阻,而面外电阻ρc 则呈现出负磁阻[15].进一步的研究表明,随着磁场的增加,ρab (H )趋于饱和[14],而ρc (H )则趋于线性减小[16].这种相反的磁电阻行为的起源尚不清楚,可能与T c 以上温区电阻的相反行为有关.有人认为ρc (H )的负磁电阻行为与双极化子超导理论相一致[16],或者被认为与态密度项对涨落电导的贡献有关,或与赝能隙的磁场关系有关,即负磁电阻意味着赝能隙随磁场的增加而减小.实际上,高温超导体正常态的非费米液体行为的一个直接证明是由Hill 等[17]近来刚刚完成的,他们用强磁场抑制了电子型氧化物超导体(Pr ,Ce )2CuO 4(T c =20K )的超导电性,并测量了在极低温下正常态的热导和电导.试验结果表明,二者之间的比值违反了维德曼-弗兰兹定律(Wiedeman -Franz law ),并强烈地表明存在着电子的自旋-电荷分离态.由于维德曼-弗兰兹定律是费米液体理论的一个固有结果,因此上述结果是高温超导体的非费米液体行为的第一个直接证明[18].为了确认费米液体图像对这类超导体的不适用性,对不同超导体及其不同化学掺杂量样品的重复测量是必要的.在高温超导体中还普遍存在着另一个反常的正常态输运行为,霍尔角C ot θH =ρxx Πρxy ∝T 2,并且也被作为非费米液体的实验证据.但近来也有C ot θH ∝T 关系的报道[19],这一结果与费米液体的物理图像是一致的.2 强磁场下费米面性质研究磁场对固体中载流子运动的重要影响之一是量子化效应.在一个均匀磁场中,电子作环绕磁力线的螺旋运动.在一恒定磁场下,其回转频率ω0=qB Πm 3.如果在垂直于磁场方向施加一频率为ω=ω0的交变场,其能量将被电子共振吸收,这就是回旋共振现象.随着磁场增大,电子的这种螺旋运动会形成一个个高度简并的朗道(Landau )能级,当这些朗道能级与费米面相切时,就会出现磁化率、电阻或比热等物理量随磁场的振荡现象,并且这些振荡与磁场的倒数1ΠH 呈周期结构.磁化率随1ΠH 呈现的周期性振荡称为德哈斯-范阿尔芬(de Haas -van Al 2phen ,dHvA )效应,类似的电阻周期性振荡称为舒布尼科夫-德哈斯(Shubnikov -de Haas ,SdH )效应.为了清楚地显现出de Haas 效应,要求满足两个条件:ω0τµ1和ω0>k B T ,式中τ是电子的自由运动时间.由ω0τµ1,要求尽可能高的磁场强度和高纯度的单晶;为满足ω0>k B T 要求实验必须在足够低的温度下进行,通常在1K 以下温度进行,低温也有利于τ值的提高.电子能带结构是凝聚态物质物理性质的核心问题,而基于de Haas 效应的费米面及其性质的实验研究是了解电子能带结构的最直接和最有效的方法.自de Haas 效应发现以来,新的合成材料的不断出现和磁场强度的不断提高,使得费米面及其性质研究的内容进一步丰富,并使其一直是凝聚态物理研究中的前沿课题,例如一个时期以来有机超导体[20]和以稀土元素化合物为主体的强关联体系[21]的费米面及其性质研究等.这里值得一提的有两项实验研究:一个是Y BC O 高温超导体的dHvA 效应.Mueller 等[22]在Los Alam os 国家实验室在214—412K 温区采用100T 脉冲磁场观察到了Y BC O 的dHvA 效应,经傅里叶变换处理的结果,表明三个独立的基频分别为0153,0178和3115kT.K ido 等[23]在118—311K 温度范围内,用场强为27T 的直流磁场,观察到频率为0154kT 的dHvA 效应,与Mueller 的0153kT 基本一致.由上述两个实验,我们可以得出两个重要结论:(1)Y BC O 高温超导体存在着费米面;(2)在上临界场H c2以下的混合态能够观察到dHvA 效应,而传统认为,H >H c2是观察这一效应的必要条件.基于这一结论,在低温A15超导体V 3Si 上获得了类似结果[24].・896・物理另一个值得一提的费米面研究实验是β″(BE DT -TTF)SF5CH2CF2S O3有机超导体的SdH效应.通常观察的是与磁场垂直的面内电阻ρxx(H)的de Haas 振荡.但Nam等[25]近来用60T脉冲场第一次观察到层间电阻ρzz随磁场的振荡,并且电导最小值即电阻振荡峰值与温度的关系呈现出热激活行为,这一结果对有机超导体费米面及其性质的认识无疑提供了新的信息.3 电子的Wigner结晶磁场对固体中载流子运动的另一重要影响是维度效应.在一个低载流子浓度的三维系统中,当磁场足够强(例如ωτµ1)时,电子运动轨道呈圆柱形,电子的运动实际上只沿单一方向发生.在一个垂直于磁场的二维系统中,磁场把输运载流子捕获在它的最低朗道能级上,载流子的运动轨道被限制在平面内,其迁移动能大大降低,系统实际上成为准零维的.在一个处于低温下的低载流子密度的系统中,可以出现“磁冻结”状态的局域化.当磁长度lc=( ΠeB)1Π2可以和载流子的平均距离a0相比拟时,就会出现载流子的有序排列,即凝聚成电子结晶点阵,这就是所谓的Wigner结晶.这种电子的磁冻结现象是数十年来电子-电子相关能量观察的顶点.在输运测量中,当“磁冻结”发生时,将伴随着电阻率的急剧增大,实际上发生了金属-绝缘体转变.Wigner电子结晶已先后在低载流子浓度的二维电子气系统[26]和三维系统[7,27]中观察到.不难看出,磁场引起的输运电子局域化,磁冻结和Wigner结晶的实质是磁场诱导的输运载流子运动维度减小的结果.在二维电子气系统中,lc趋近于a0也是导致分数量子霍尔效应的条件.在实验中,随着磁场的增大,系统首先进入分数量子霍尔效应态,然后,最终进入Wigner 结晶态[26].近来G lass on[28]利用输运测量观察了Wigner结晶中的动力学有序化;Li等[29]利用微波共振实验研究了二维电子系统中载流子-载流子和载流子-杂质互作用之间的竞争在高场绝缘相中的作用,结果表明,在载流子-载流子互作用为主的系统中形成Wigner结晶,而在载流子-杂质互作用占支配地位的系统中则形成Wigner玻璃态.4 磁场诱导的相变411 绝缘体-金属和超导转变K hmelnitskii[30]从理论上提出,如果一个系统是全局域的,那么在磁场中可能恢复到退局域态.一个典型的实验结果是[31]:Si掺杂的G aAs异质结在H=5T附近发生半导体-金属转变,在H<5T时表现为负的电阻温度系数,在H≥5T时则呈现出正的电阻温度系数.近来,碳纳米管的实验也表明了类似的磁场诱导的绝缘体-金属相变[32].近来,Uji等[8,33]在实验中发现,对于准二维绝缘材料λ-(BETS)2FeCl4,当平行于层面的磁场达到1015T时,系统发生绝缘体-金属转变;当磁场增加到18T时发生超导转变,相应的Tc=0104K,然后随着磁场增加,Tc升高.遗憾的是,该实验中的磁场仅能达到20T.紧接着,Balicas等[33]利用塔拉哈西国家强磁场实验室的45T稳态场,研究了不同温度下的磁电阻R(H)和不同磁场下的电阻转变R(T),如图2所示.结果表明,Tc的最高值为412K,对应的磁场值是33T.然后,随着磁场的进一步增加,Tc降低,如图2(b)所示.Uji等[8]认为,上述磁场诱导的超导电性是由于平行于传导层的强磁场抑制了轨道效应;Balicas等[33]则认为是由于外加磁场补偿了定向排列的Fe3+离子的交换场所致,即可以依照Jaccar2 ieo-Peter效应解释.图2 (a)λ-(BETS)2FeCl4单晶体的电阻R的磁场关系,测量的温度间隔为0125K;(b)电阻转变的温度关系.磁场诱导的超 导转变的最高温是33T附近的412K[33]磁场诱导的绝缘体-金属转变的另一个例子是含锰氧化物的巨磁电阻效应.这种相变应归结为磁场诱导的载流子的退局域化效应.但是这类实验通常仅要求10T以下的低磁场.对于在低温下处于反铁磁态的掺杂的钙钛矿锰氧化物,更强的磁场会导致一个绝缘体-金属转变,实际上是一种反铁磁-铁磁转变,并伴随着电荷有序或轨道有序相的融・996・31卷(2002年)11期化[34].412 磁场诱导的磁相变在含有稀土元素的材料中,由于f电子往往呈现出强关联效应,继而导致各种反常态,磁有序反常是其中之一.一个典型的例子是,在CeP的磁相图中有六个以上的磁有序相存在[35],在磁化强度的磁场关系中表现为六个台阶,并且这些磁有序相的临界场在1ΠH坐标上几乎是等间隔的,这相应于朗道能级与费米面相切.在PrC o2Si2系统中也观察到类似的反常磁有序现象[36].这种串级磁有序的机制尚不清楚.413 有机导体中磁场诱导的串级自旋密度波和量子霍尔效应以Bechgaard盐为基础的有机材料[通式(T MTSF)2X,X=PF6,AsF6,ClO4,ReO4等]通常具有准一维或准二维特性,库仑作用占支配地位,因此,自旋密度波(S DW)基态是有利的.另一方面,某些有机导体在某个临界压力Pc以上是超导的,如(T MTSF)2PF6等.有些常压下就是超导体,如(T MTSF)2ClO4等.当沿着c方向施加一个超过临界场的强磁场时,可观察到一系列的金属-S DW相变,例如在(T MTSF)2ClO4中,这一串级金属-S DW 相变发生在3—27T磁场范围,热力学测量证明这些相变属于一级相变.此外,霍尔效应测量表明,每个S DW相对应的霍尔效应都是量子化的,这是第一个在大块材料上观察到的量子霍尔效应.串级自旋密度波和量子霍尔效应被认为是近年来有机材料研究中的两个重要发现[37],并且与有关理论预计是一致的[38].5 强磁场下的纳米材料当金属颗粒直径减小到纳米尺度时,金属颗粒的电子态成为3D阱或W ood-Sax on势的本征态.由于这个本征态是用球形谐振波函数描述的,所以纳米颗粒的电子态完全不同于大块金属的布洛赫波函数[39].纳米材料中的晶粒尺寸与一些基本物理量,如德布罗意波长和超导相关长度等可以相比拟,电子运动出现限域性,量子尺寸效应以及强关联性.这些使得纳米材料呈现出一系列不同寻常的性质.强磁场对固体性质影响可归结为磁场对电子运动行为的影响,如前面有关部分所述.当磁长度lc= ( ΠeB)1Π2达到纳米材料晶粒量级(如B=25T时,l c =5175nm)时,纳米材料会呈现出怎样的物理性质,是值得关注的问题.6 结束语本文简要的介绍了强磁场下固体物理研究的某些方面及其进展,由此可以了解强磁场在现代物理研究中的重要作用,同时还可以看到这些研究大多是在1K以下的极低温条件下进行的.因此,在获得强磁场条件的同时还必须佐以必要的极低温条件.参考文献[1]曹效文.物理,1996,25:552[Cao X W.Wuli(Physics),1996,25:552(in Chinese)][2]Brooks J et al.Physica B,1994,197:19;Muller J R et al.IEEET ransition M agnetics,1994,30:1563[3]Inone K et al.Physica B,1992,177:7;1994,201:517[4]Ohkura K et al.Appl.Phys.Lett.,1995,67:1923[5]V on K litzing K et al.Phys.Rev.Lett.,1980,45:494[6]S tümer H L et al.Phys.Rev.Lett.,1983,50:1953[7]R osenbaum T F et al.Phys.Rev.Lett.,1985,54:241[8]Uji S et al.Nature(London),2001,410:908[9]Cao X W,W ang Z H,Li K B.Physica C,1998,305:68[10]Palstra T T M et al.Phys.Rev.B,1990,41:6621;Puzmak R et al.Phys.Rev.B,1995,52:3756;Chien T R et al.Phys.Rev.Lett.,1991,66:3075;Cao X W,W ang Z H,Li K B.Phys.Rev.B,2000,62:12552;Cao X W,W ang Z H,Xu X J.Phys.Rev.B,2002,65:064521[11]Nakagawa Y et al.Physica B,1994,201:49[12]Iye Y.Ed.G insberg D M.Physical Properties of H igh T em peratureSuperconductorsⅢ.S ingapore:W orld Scientific,1991[13]Anders on P W.Science,1992,256:1526[14]Ando Y et al.Phys.Rev.Lett.,1996,77:2065[15]Y an Y F et al.Phys.Rev.B,1995,52:R751[16]Z avaritsky V N,S pring ford M,Alexadror A S.Physica B,2001,294—295:363[17]H ill R W et al.Nature,2001,414:711[18]Behnia K.Nature,2001,414:696[19]Vedeneev S I,Jansen A 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B ,2001,298:541[33]Balicas L et al .Phys.Rev.Lett.,2001,87:067002[34]G arcia 2Landa B et al .Physica B ,2001,294—295:107;Hayashi Tet al .Physica B ,2001,294—295:115[35]Suzuki T et al .Physica B ,1995,206Π207:771[36]Sugiyama K et al .Physica B ,1992,177:275[37]M ontambaux G et al .Physica B ,1992,177:339[38]Chaikin P M et al .Physica B ,1992,177:353[39]Pedersen J et al .Nature ,1991,353:733;H ori H et al .Physica B ,2001,294—295:292・物理新闻・一种测试“复杂性”的新方法(A N ew W ay to Measuring Complexity ) 对于一个生物系统,我们应该如何去测定它的复杂性呢?最近美国哈佛大学医学院和葡萄牙里斯本大学的M.C osta 教授及其研究小组提出了一个新的设想,他们认为疾病与衰老可以用信息的损失来定量描述.换句话说,一个生物组织(或器官)的复杂性是与它对环境的适应性和它的功能性的发挥有着密切的关系,而疾病与衰老将会降低生物组织(器官)的复杂性,使得它们不容易适应环境的变化以及抵抗灾变事件的能力.但是传统对复杂性的描述常常是与这种“信息损失理论”相矛盾的,按信息科学的观点来说,一个系统的复杂性是由该系统能生成多少新的信息量来确定的.如果我们用一个具有心律不齐或者有心房颤动的病人作试验,从他的心电图上可发现其复杂性要比一个健康人大得多;这是因为在心脏病患者的心电图中可观察到许多的无规振荡(即白噪声),而无规振荡是可以连续不断地产生“新”信息量的.也就是说,心电图上前一时刻的心律跳动是无法预测他下一时刻的心律跳动的,因此这是一个具有较高复杂性的系统.与此相反,一个健康人的心电图中,他的心律跳动是遵守1Πf 噪声规则的,因此它所需的信息量较少,也就是它的复杂性程度较低.为什么会产生这种矛盾呢?M.C osta 教授的研究组认为,生物组织的内部存在着时间尺度上的多重性,因此对复杂性的量度需要用多标度的时间尺度来测定,为此他们在计算生物系统复杂性时使用了“多标度熵(multi 2scale entropy 简称MSE )”的新概念.具体的计算方法如下:将一个记录有30000次心律跳动的时间序列进行粗粒化,就是用20个跳动作为一个单位,计算出每一个单位的平均心律跳动,用这些平均数重构成一个新的时间序列并测出它的不可预测性,反复进行粗粒化并测定不可预测性.如果不可预测性高,表示信息量大,也就是该生物系统的复杂性程度高.他们采用不同长度的心律跳动(从2—20个)作为划分单位来重复计算其不可预测性.显然这种多尺度的测量方法可以揭示出信息量在不同时间尺度下的复杂排列.将一个健康的年青人与一个患有心律不齐和心房颤动的老年病人的心电图作对比,利用MSE 算法后,可以发现始终保持着健康的心脏要比衰老有病的心脏具有较高的复杂性.(云中客 摘自Phys.Rev.Lett.,5August 2002)・107・31卷(2002年)11期。
“磁”驱动外科改革
圆园21年第2期国际学术动态2020年6月12~13日，由西安交通大学医学部主办、西安交通大学第一附属医院承办、以“‘磁’驱动外科革命”为主题的“第三届国际磁外科与健康大会”在线上隆重召开。
本次会议由北京清华长庚医院董家鸿院士、中国科学院电工研究所王秋良院士、加利福尼亚大学旧金山分校Micheal Harrison 教授和法国南特大学医院Paul Antoine Lehur 共同担任荣誉主席。
西安交通大学吕毅教授、韩国延世大学DongKi Lee 教授、意大利米兰大学Luigi Bonavina 教授和美国德克萨斯大学西南医学中心Jeffrey Cadeddu 教授担任主席。
执行主席由东南大学顾宁教授、西北工业大学商澎教授、西安交通大学吴荣谦教授和中国科学院合肥物质科学研究所张欣研究员担任。
来自美国、意大利、法国、澳大利亚、韩国、捷克、爱尔兰、阿联酋和我国国内近40名专家学者进行大会报告。
大会荣誉主席、北京清华长庚医院董家鸿院士在致辞中表示，磁外科技术在简化手术操作过程、降低操作难度和缩短操作时间方面的诸多优势符合精准外科理念的发展方向。
利用工科手段创新的各种新技术、新方法和新设备同样是推动医学整体进步的强大力量，推动着医学的快速发展，磁外科正是医工结合的典型代表。
董院士希望通过全球专家广泛而深入的交流，经验共享，在世界范围内促进磁外科学范式的发展、合作和推广，为全球健康做出更多的贡献。
西安交通大学校长王树国发来贺信。
信中指出，磁外科是一门需要多学科、多国参与的综合性学科，也是西安交通大学新医学的重点学科。
磁外科作为中国西部创新港MED-X 研究院的重要研究方向之一，学校将继续大力支持，促进学科蓬勃发展。
磁作为遥控器，磁智能机器人可在人体血管、食道、体腔中照相、手术以及释放药物，是体内医疗机器人的理想选择。
吕毅教授介绍了磁导航气管插管机器人的研制，基于共融机器人理念，利用磁导航技术、磁跟踪技术、损伤控制技术和磁耦联滚轮驱动技术，解决面向重大传染性疾病危重症患者治疗过程中医务人员最危险操作———气管插管技术防护的盲点问题，有效降低气管插管操作对病患损伤以及保护医护人员免受感染。
超导磁体的电源系统设计与稳定性分析
超导磁体的电源系统设计与稳定性分析引言超导磁体是一种利用超导材料的特殊性质来产生强大磁场的装置。
它在医学、科学研究、能源等领域都有着广泛的应用。
而超导磁体的电源系统设计和稳定性分析是保证其正常运行的关键。
本文将探讨超导磁体电源系统的设计原理和稳定性分析方法。
一、超导磁体电源系统设计原理1.1 电源系统的基本组成超导磁体电源系统主要由直流电源、稳压电源、电流源和控制系统等组成。
直流电源提供超导磁体所需的直流电流，稳压电源用于保持电源输出电压的稳定性，电流源用于调节电源输出电流的大小，控制系统则对整个电源系统进行监控和控制。
1.2 电源系统的设计考虑因素在设计超导磁体电源系统时，需要考虑以下因素：1）电源输出电流的稳定性：超导磁体对电流的稳定性要求非常高，因此电源系统必须能够提供稳定的输出电流。
2）电源输出电压的稳定性：超导磁体的工作电压通常较高，电源系统必须能够提供稳定的输出电压，以保证超导磁体的正常工作。
3）电源系统的响应速度：超导磁体的电流调节速度较快，电源系统必须具备快速响应的能力，以满足超导磁体的工作需求。
4）电源系统的安全性：超导磁体电源系统必须具备过流、过压等保护功能，以防止超导磁体因电源故障而受损。
二、超导磁体电源系统的稳定性分析2.1 稳定性指标的定义超导磁体电源系统的稳定性可以通过多种指标进行评估，常见的指标包括输出电流的稳定性、输出电压的稳定性、响应速度等。
其中，输出电流的稳定性是评估超导磁体电源系统稳定性的重要指标。
2.2 稳定性分析方法超导磁体电源系统的稳定性分析可以通过数学模型和仿真模拟来进行。
数学模型可以根据电源系统的基本原理和参数建立，通过求解方程组得到系统的稳定性指标。
仿真模拟则可以通过计算机软件对电源系统进行模拟，得到系统的稳定性指标。
2.3 稳定性改善方法如果超导磁体电源系统的稳定性不达标，可以采取以下方法进行改善：1）优化电源系统的参数：通过调整电源系统的参数，如增加滤波电容、改变电源输出电压等，可以改善系统的稳定性。
稳态强磁场电源移动监控系统设计
稳态强磁场电源移动监控系统设计
陈庆武;王灿;徐烟红;陈文革
【期刊名称】《仪表技术与传感器》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】针对稳态强磁场28 MW高稳定度电源系统的监控需求,设计一种移动电源监控系统,移动端设备通过Web服务器与基于LabVIEW编程的监控上位机通信,实时监测电源系统设备的关键运行数据和报警信息,随时远程遥控电源系统设备。
以移动设备作为客户端,解决了电源监控系统便携性差,无法及时发现突发状况的问题,能够降低人力资源成本与时间成本,提高安全性。
经测试,此移动监控系统稳定可靠。
【总页数】4页(P62-65)
【作者】陈庆武;王灿;徐烟红;陈文革
【作者单位】安徽大学物质科学与信息技术研究院;中国科学院强磁场科学中心;强磁场安徽省实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TP311
【相关文献】
1.稳态强磁场装置电源系统并联直流有源滤波器的实现新方案
2.稳态强磁场电源直流有源滤波器研究
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5.稳态强磁场电源无功补偿及谐波抑制的设计
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五楼
报告厅
9:10-9:50
NMR at ultra high magnetic fields
Zhehong Gan
9:50-10:10
茶歇
10:10-10:50
Recent development in Biomedical Magnetic Resonance
Xiaoping Hu
讨论并形成会议纪要
甘子钊
508
会议室
11:45-12:00
介绍用户委员会组成办法及工作机制
张裕恒
12:00-14:00
午餐（丽景假日酒店）
14：00-17:30
2010年中国科学院强磁场科学研讨会（强磁场中心五楼报告厅）
14：00-14:15
致辞
匡光力
Gang Cao
五楼
报告厅
下
午
14:15-14:45
8:30-9:00
照相
9:00-12:00
稳态强磁场实验装置科技委员会第一次会议（508会议室）
9:00-9:30
稳态强磁场装置建设目标
匡光力
甘子钊
508
会议室
9:30-10:00
稳态强磁场装置建设及其进展
高秉钧
10:00-10:30
稳态强磁场研究条件
张裕恒
10:30-10:45
茶歇
10:45-11:45
2010年中国科学院强磁场科学研讨会会议日程
10月28日会议（强磁场中心）
时间
议题
报告人
主持人
地点
上
午
8:10-8:30
“稳态强磁场部分实验装置试运行”典礼（五楼报告厅）
8:10-8:20
中国科学院领导致辞
匡光力
五楼
报告厅
8:20-8:25
中科院合肥物质科学研究院领导致辞
8:25-8:30
中国科技大学领导致辞
稳态强磁场实验装置测试系统
张裕恒
14:45-15:15
稳态强磁场实验装置核磁共振系统
王俊峰
15:15-15:30
茶歇
15:30-16:10
Chaotic Motion of Electrons under Magnetic Fields inSolidStateபைடு நூலகம்nvironment
沈学础
Xiaoping Hu
Eric Palm
17:30-20:00
晚餐（丽景假日酒店）
10月29日会议（强磁场中心）
时间
议题
报告人
主持人
地点
上
午
8:30-9:10
Ruthenates and Iridates: Novel Materials Physics Driven by Spin-Orbit Coupling
Gang Cao
张裕恒
五楼
报告厅
13:30-15:30
材料与化学组报告与讨论
孙玉平
508
会议室
13:30-15:30
生命科学组报告与讨论
田长麟
204
会议室
15:30-15:50
茶歇
15:50-18:00
稳态强磁场实验装置用户委员会第一次会议
张裕恒
508
会议室
18:00-20:00
晚餐（丽景假日酒店）
Zhehong Gan
五楼
报告厅
10:50-11:30
An NMR Exploration: from proton channels to transporters
James Chou
11:30-13:30
午餐（丽景假日酒店）
下
午
13:30-15:30
分组讨论
13:30-15:30
物理组报告与讨论
五楼
报告厅
16:10-16:50
High Magnetic Fields inSolidStatePhysics
M. von Ortenberg
16:50-17:30
The DC User Program of the NHMFL: Organization, Instrumentation and Science