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高温超伝導コイルを用いた超高磁場NMRの磁場安定化に関する研究

高温超导线圈超高场核磁共振磁场稳定研究

基本信息

批准号：
10J01214
负责人：
柳澤吉紀
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J01214/
关键词：
NMR 高温超伝導コイル磁場安定化

项目摘要

30テスラ級の発生磁場の次々世代NMRへの適用が期待されるイットリウム系高温超伝導(High Temperature Superconductor : HTS)コイルについて,最大の課題である安定磁場と均一磁場の実現法を確立し,30テスラ級NMR開発の技術基盤を構築する.具体的には,イットリウム系HTSコイルの磁化電流の数値解析手法を確立し,小型コイルでの実験と比較することで磁化電流により起こる問題を定量化し,磁化電流による磁場安定度への影響が小さくなるコイル形状・線材構成・運転方法を明らかにする.次いで,主磁場コイルと磁場均一度補正コイルの組み合わせとなるNMR磁石を想定し,イットリウム系HTS線材または従来の低温超伝導(LTS)線材で制作した補正コイルを組み込んだ系で,磁化電流の影響を解消して均一磁場を得られるコイル構成・運転方法を明らかにする.以上の知見をもとに,必要な安定磁場と均一磁場を実現した30テスラ級NMR磁石の設計を行う.去年度までの研究において、イットリウム系HTSコイルの技術課題を研究し、(i)コイルの超伝導特性の劣化を防ぐ技術、(ii)コイルの熱暴走のメカニズム解明、(iii)コイルの磁場精度を乱す遮蔽電流のメカニズムと数値解析技術の確立について基盤技術を構築した。以上の技術を組み合わせ、イットリウム系高温超伝導コイルを用いたNMR磁石の極限を明らかにするための概念設計を行った。設計を行うために、複数のイットリウム系高温超伝導コイルを組み合わせた系における、コイル形状・寸法・コイル電流密度をパラメータとし、発生磁場や電磁力によってコイルが受ける応力を解析するシミュレーションコードを製作した。このコードを用いて、現在世界最高磁場である24テスラのNMR分光装置と同じ装置サイズのまま、イットリウム系HTSコイルを用いる事で最大48テスラ、すなわち2倍の発生磁場が実現可能になることを明らかにした。

The application of 30-level generated magnetic field to next-generation NMR is expected to improve the performance of High temperature superconductor (HTS). The biggest problem is the establishment of stable magnetic field and uniform magnetic field. The technical foundation for 30-level NMR development is constructed. Specifically, the numerical analysis method of magnetization current in HTS system is established, the comparison of magnetization current in small HTS system is quantified, and the influence of magnetization current on magnetic field stability is small, the shape of HTS system, the composition of wire material and the operation method are clarified. Second, the main magnetic field, magnetic field uniformity correction, magnetic field composition, NMR magnet design, magnetic field uniformity correction, magnetic field uniformity correction, magnetic field uniformity, magnetic field uniformity correction, magnetic field uniformity, magnetic field uniformity correction, magnetic field uniformity, magnetic field correction, magnetic field uniformity, magnetic field In view of the above, it is necessary to design a stable magnetic field and a uniform magnetic field. The research in the past year has been focused on the technical issues of HTS,(i) the technology of preventing the degradation of the superconductivity characteristics of the semiconductor,(ii) the solution of the thermal runaway of the semiconductor,(iii) the establishment of the substrate technology for the magnetic field accuracy of the semiconductor, the shielding current, and the numerical analysis technology. The above technology is combined with the concept design of high temperature superconducting magnet. The design process, the plurality of components, the high temperature superconducting system, the combination system, the shape, the size, the current density, the generated magnetic field, the electromagnetic force, the analysis of the electromagnetic force, and the production of the system. The highest magnetic field in the world is now 24 ° C. NMR spectroscopic equipment and equipment are used in HTS applications. The maximum magnetic field generated is 48 ° C. The maximum magnetic field generated is 2 ° C.