Phát triển công nghệ hiện tại vĩnh viễn sử dụng dây siêu dẫn đất hiếm
~ Chuyển sang thực hiện nam châm MRI bằng cách sử dụng dây siêu dẫn nhiệt độ cao ~
Furukawa Electric Industries, Inc. (Chủ tịch: Shibata Mitsuyoshi, sau đây là Furukawa Electric) và Viện nghiên cứu vật liệu kim loại của Đại học Tohoku (Giáo sư Watanabe Kazuo, sau đây-12(10 trừ 12 ohms) và một công tắc dòng điện cực kỳ siêu dẫn nhiệt độ cao. Nghiên cứu và phát triển này được thực hiện với sự hỗ trợ của Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp "Dự án phát triển công nghệ Cuộn nền tảng siêu dẫn nhiệt độ cao" và "Nghiên cứu và phát triển các thiết bị và hệ thống y tế để hiện thực hóa các thiết bị y tế và hệ thống trong tương lai
Kết quả phát triển Tóm tắt
- Dây siêu dẫn nhiệt độ cao hiếm(Lưu ý 1)Kết nối 10-12Chúng tôi đã kết nối thành công các đơn vị và đã có thể đạt được kết nối siêu dẫn của dây siêu dẫn nhiệt độ cao, trước đây là không thể.
- Cuộn dây siêu dẫn và công tắc dòng điện vĩnh viễn sử dụng dây siêu dẫn nhiệt độ cao đất hiếm(Lưu ý 2)có siêu dẫn và vận hành 100A dòng điện cố định ở mức 20k(Lưu ý 3)| đã được hoàn thành thành công và từ trường 3500 Gauss được giữ trong 10 giờ để xác nhận hoạt động hiện tại vĩnh viễn.
Nội dung nghiên cứu và phát triển
Thiết bị MRI siêu dẫn hiện tại(Lưu ý 4)là một cuộn dây siêu dẫn được làm từ các dây siêu dẫn dựa trên kim loại, được làm mát đến nhiệt độ cực thấp (trừ 269 ° C) bằng cách sử dụng helium lỏng. Cuộn dây siêu dẫn dựa trên kim loại này được kết nối với một công tắc dòng điện vĩnh viễn bằng cách kết nối nhiều cuộn dây siêu dẫn với một công tắc dòng điện vĩnh viễn với kết nối siêu dẫn để tạo thành mạch kín, cho phép hoạt động dòng điện vĩnh viễn để duy trì từ trường không đổi trong một thời gian dài (hơn một năm) mà không cần nguồn cung cấp bên ngoài. Hoạt động hiện tại vĩnh viễn thúc đẩy sự lây lan của MRI trong các cơ sở y tế, vì nó cho phép các từ trường cao ổn định với công suất hoạt động thấp.
Dây siêu dẫn nhiệt độ cao dự kiến sẽ là một thiết bị MRI không sử dụng helium tài nguyên hiếm và dự án AMED đã phát triển cuộn MRI sử dụng dây siêu dẫn nhiệt độ cao. Các dây siêu dẫn hiếm khi không thể hoạt động vĩnh viễn vì chúng không thể được kết nối siêu dẫn và cần phải liên tục tiếp tục chảy dòng điện từ nguồn năng lượng và cũng cần phải phát triển một nguồn năng lượng đặc biệt ổn định để chụp hình ảnh sạch.
Furukawa Electric đã sản xuất một cuộn dây siêu dẫn và một công tắc dòng điện vĩnh viễn để thử nghiệm sử dụng dây siêu dẫn nhiệt độ cao đất hiếm từ Super Power Co., Ltd. Tại Đại học Tohoku, thiết bị cuộn dây siêu dẫn này đã được làm mát đến 20k (trừ 250 ° C) bằng cách sử dụng tủ lạnh nhỏ và với công tắc dòng điện vĩnh viễn mở, dòng điện 100A chảy từ nguồn điện, tạo ra nguồn điện từ 3,500 Gauss. Kết quả của 10 giờ giảm xóc từ trường trong giảm xóc từ trường ổn định cho thấy điện trở kết nối 10 giờ.-12Kết nối siêu dẫn của các đơn vị đã được xác nhận.
Kế hoạch tương lai
Furukawa Electric sẽ tiếp tục hoạt động phát triển các công nghệ hiện tại vĩnh viễn, bao gồm cải thiện dòng điện quan trọng của các kết nối siêu dẫn để giảm sức đề kháng.
Chúng tôi hy vọng rằng sự phát triển của công nghệ hiện tại vĩnh viễn sẽ góp phần thực hiện các thiết bị áp dụng các dây siêu dẫn nhiệt độ cao, bao gồm các thiết bị cộng hưởng từ hạt nhân (NMRS) và các thiết bị bay siêu dẫn, cũng như thiết bị MRI.

Thuật ngữ
(Lưu ý 1)Dây siêu dẫn nhiệt độ cao hiếm
Đây là một vật liệu dây siêu dẫn được hình thành bằng cách lắng đọng một lớp trung gian trên chất nền giống như băng và sau đó là các lớp siêu dẫn oxit định hướng tinh thể Mật độ, và có rất ít sự suy giảm về đặc điểm ngay cả trong từ trường, làm cho nó trở thành vật liệu hiệu quả nhất của bất kỳ dây siêu dẫn nhiệt độ cao nào đã được sử dụng.
(Lưu ý 2)Công tắc hiện tại vĩnh viễn
Công tắc dòng điện cố định sử dụng sự khác biệt về điện trở mở và đóng công tắc bằng cách di chuyển nhiệt độ của siêu dẫn lên xuống với lò sưởi để chuyển đổi giữa trạng thái siêu dẫn và trạng thái tiến hành thông thường.
(Lưu ý 3)Hoạt động hiện tại vĩnh viễn
Nếu cả hai đầu của một cuộn dây siêu dẫn được làm từ dây siêu dẫn có điện trở bằng không được đóng bằng công tắc dòng điện vĩnh viễn để tạo thành mạch kín, dòng điện sẽ tiếp tục chảy mà không bị suy giảm. Điều này được gọi là dòng điện vĩnh viễn và cuộn MRI bình thường hoạt động vĩnh viễn. Cho đến nay, vì các dây siêu dẫn nhiệt độ cao không thể được sử dụng để kết nối các cuộn dây siêu dẫn nhiệt độ cao siêu dẫn, chúng không thể hoạt động với các dòng điện vĩnh viễn và chúng phải liên tục tiếp tục chảy dòng điện từ nguồn điện.
(Lưu ý 4)Thiết bị MRI siêu dẫn (Thiết bị chụp cắt lớp cộng hưởng từ)
Thiết bị này có thể thu được hình ảnh chụp cắt lớp của cơ thể con người bằng cách sử dụng từ trường mạnh và sóng điện từ, và hiện là một thiết bị y tế thiết yếu để chẩn đoán bệnh lý. Thiết bị MRI hiện đang hoạt động sử dụng các dây siêu dẫn dựa trên kim loại như dây NBTI trong cuộn dây siêu dẫn tạo ra từ trường và được làm mát đến nhiệt độ helium lỏng (trừ 269 ° C). Furukawa Electric đã sản xuất dây siêu dẫn dựa trên kim loại cho cuộn MRI trong nhiều năm và có nhiều trải nghiệm cung cấp.