Když je řeč o výkonných magnetech, které se používají v urychlovačích částic nebo třeba strojí na magnetickou rezonanci, lidé si obvykle představí masivní, hučící stroje, někdy velké jako celé budovy. Ve skutečnosti ale právě probíhá překotný vývoj magnetů a jedním z jeho projevů je zmenšování.
Odborníci švýcarského ETH Zürich nedávno dosáhli významného průlomu a vyrobili magnety, které jsou velké asi jako malé lívance – a jejich výkon přitom snese srovnání s nejsilnějšími magnety na Zemi.
Alexander Barnes a jeho kolegové postavili dva typy magnetů, které vytvářejí magnetické pole o indukci 38 respektive 42 tesla. Přitom mají průměr jen 63 milimetrů. Pro představu, rekordní magnet s trvalým magnetickým polem, který mají v laboratořích National High Magnetic Field Laboratory na Floridě, vytváří pole s indukcí 45,5 tesla, k čemuž potřebuje 20 megawattů.
Když někdo generuje magnetické s indukcí kolem 42 tesla, obvykle k tomu potřebuje velké rezistivní magnety, které spolykají ohromnou spoustu elektrické energie, a také složité chladící systémy. Barnes a spol. natlačili ohromnou indukci magnetického pole do velmi malého prostoru díky pásce vyrobené z vysokoteplotních supravodičů. Nefungují sice při pokojové teplotě, ale přece jenom jsou o něco méně náročné na extrémně nízké teploty.
Klíčovou roli v nové technologii hraje materiál REBCO (rare earth barium copper oxide), který v podobě pásky navinuli a diskovité cívky, kterým se shodou okolností říká lívance (pancake). Design magnetu švýcarského týmu využívá podstatně méně pásky než jiné podobné magnety.
##seznam_reklama##
Propojení různých částí magnetu obvykle vytvářejí odpadní teplo. Navinutím pásky do jedné souvislé smyčky zajistilo podstatně úspornější provoz. Páska nemá mezi závity žádnou izolaci, takže cívky mohly být uspořádány mnohem těsněji. Zmenšení výkonných magnetů by mohlo vést k mnoha zajímavým aplikacím.
Video: Alexander Barnes – Spinning Spheres and Chirped Microwave Pulses for DNP and In-cell NMR
Literatura