Ulusal Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı - National High Magnetic Field Laboratory
 | |
| Kurulmuş | 1 Ekim 1994 |
|---|---|
| Bütçe | 48,4 milyon $ |
| Yönetmen | Gregory S. Boebinger |
| yer | Tallahassee, Florida |
| Yerleşke | Florida Eyalet Üniversitesi |
| Bağlantılar | Florida Eyalet Üniversitesi, Florida Üniversitesi, Los Alamos Ulusal Laboratuvarı |
Operasyon ajansı | Florida Eyalet Üniversitesi |
| İnternet sitesi | NationalMagLab.org |
Ulusal Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı (MagLab) bir tesistir Florida Eyalet Üniversitesi, Florida üniversitesi, ve Los Alamos Ulusal Laboratuvarı New Mexico'da manyetik alan araştırmak fizik, Biyoloji, biyomühendislik, kimya, jeokimya, biyokimya. ABD'de bu tür tek tesis,[1] ve dokuz arasında[kaynak belirtilmeli ] Dünya çapında. Laboratuvar tarafından desteklenmektedir Ulusal Bilim Vakfı ve durumu Florida özel sektör ile işbirliği içinde çalışmaktadır.
Şu anda laboratuvar, dünyanın en güçlü mıknatısına sahip olma rekorunu elinde tutuyor. nükleer manyetik rezonans Spektroskopisi deneyler. 33 tonluk seri bağlı hibrit (SCH) mıknatıs, MagLab mühendisleri ve bilim adamları tarafından gerçekleştirilen bir dizi test sırasında rekoru kırdı. Cihaz, 15 Kasım 2016'da 36 Tesla'nın tam alanına ulaştı.[2]
Tarih
Teklif ve ödül
1989'da Florida Eyalet Üniversitesi (FSU), Los Alamos Ulusal Laboratuvarı ve Florida Üniversitesi, Ulusal Bilim Vakfı (NSF) yeni bir ulusal laboratuvar destekleyici disiplinler arası yüksek manyetik alanlarda araştırma. Plan bir federal -durum mıknatısla ilgili araştırma, bilim ve teknoloji eğitimi ve ortak endüstriye hizmet veren ortaklık. Amaç, mıknatısla ilgili araştırma ve geliştirmede ABD'nin rekabetçi konumunu korumaktı. Bir hakem incelemesinin ardından NSF, FSU liderliğindeki konsorsiyumun teklifini onayladı.
MIT'den rakip teklif
NSF'ye rakip bir teklifte, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) ile Iowa Üniversitesi, Wisconsin-Madison Üniversitesi, Brookhaven Ulusal Laboratuvarı, ve Argonne Ulusal Laboratuvarı, mevcut dünya standartlarında iyileştirmeyi önermişti Francis Bitter Magnet Laboratuvarı MIT'de. 5 Eylül 1990'da MIT araştırmacıları, 21 üyeye Ulusal Bilim Kurulu (NSB) kararını "gözden geçirmek ve yeniden değerlendirmek" için.[3] NSF hibesinde 60 milyon dolarlık bir risk söz konusu olan MIT, NSF tarihinde türünün ilk örneği olan temyiz başvurusunu kaybederse Francis Bitter Lab'ı aşamalı olarak kaldıracağını belirtti. Talep 18 Eylül 1990'da reddedildi.[4]
İlk yıllar
Laboratuvarın ilk yılları altyapı kurmak, tesisi inşa etmek ve fakülte işe almakla geçti. Tallahassee kompleksi, 1 Ekim 1994'te büyük bir kalabalığa, açılış konuşmacısı Başkan Yardımcısı ile adanmıştır. Al Gore.
Misyon
NSF tarafından ortaya konduğu şekliyle laboratuvarın misyonu şudur: "Fizik, kimya, malzeme bilimi, mühendislik, biyoloji ve jeoloji dahil olmak üzere çok çeşitli disiplinlerden kullanıcılar tarafından yürütülen bilimsel araştırmalar için en yüksek manyetik alanları ve gerekli hizmetleri sağlamak. "
Laboratuvar dört hedefe odaklanmaktadır:
- Mıknatısla ilgili araştırmalar için tüm kalifiye bilim adamlarına ve mühendislere açık kullanıcı tesisleri ve hizmetleri geliştirin
- Endüstri ile işbirliği içinde gelişmiş mıknatıs teknolojisi
- Çok disiplinli bir araştırma ortamını teşvik edin ve tesisleri kullanan ve geliştiren kurum içi araştırma programını yönetin
- Bir eğitim sosyal yardım programı geliştirin
Eğitim ve Kamu Yardımları
Ulusal MagLab promosyonları Bilim eğitimi Araştırma ve Öğrenmeyi Bütünleştirme Merkezi aracılığıyla bilim, mühendislik ve fen öğretmenlerini destekler. Programlar şunları içerir: mentorluklar disiplinler arası bir öğrenme ortamında. Magnet Academy aracılığıyla,[5] laboratuvarın web sitesi, elektrik ve manyetizma hakkında eğitici içerik sağlar.
Ulusal MagLab ayrıca aylık halka açık turlar düzenlemekte ve yaklaşık 5.000 kişinin katıldığı yıllık bir açık eve ev sahipliği yapmaktadır. Yerel okullar için özel tur ve sosyal yardım fırsatları da mevcuttur. Bir röportajda Şüphecilik Dr. Scott Hannahs, "Şubat ayının üçüncü Cumartesi günü gelirseniz, açık bir evimiz olduğuna inanıyorum ve Tesla bobinlerimizin kıvılcımlar saçtığını ve jeokimya grubunda kayaları erittiğimizi ve sesin hızını ölçtüğümüze lazerler ve patates fırlatıcılar ve az bilimsel ilkeler ve şeyler gösteren her türlü şeyimiz var. Bir araya geliyoruz ve oldukça şaşırtıcı bir grup olan bir fizik laboratuarını gezmek için yaklaşık 5.000 kişi geliyor. "[6]
Programlar
Florida Eyalet Üniversitesi programları
Tallahassee Florida Eyalet Üniversitesi'ndeki laboratuvar 34.374 metrekarelik (370.000 fit kare) bir komplekstir ve yaklaşık 300 Fakülte, Personel, mezun, ve doktora sonrası öğrenciler. Yönetmeni fizikçi Gregory Scott Boebinger. Baş bilim adamı Laura Greene.
DC saha programı
Tesis, 48 megavatlık bir DC güç kaynağına bağlı 14 dirençli mıknatıs hücresi ve 15.000 fit kare (1.400 m2) mıknatıslar tarafından üretilen ısıyı gidermek için soğutma ekipmanı. Tesis, bir 45 Tesla dirençli ve süper iletken mıknatısları birleştiren hibrit mıknatıs. Laboratuvarın 41,4 Tesla dirençli mıknatısı, dünyadaki en güçlü DC (sürekli alan) dirençli mıknatısıdır.[7] ve 25 Tesla Keck mıknatısı, herhangi bir dirençli mıknatıs arasında en yüksek homojenliğe sahiptir.[8]
NMR spektroskopisi ve görüntüleme
Bu program, çözüm ve katı hal NMR'de geniş bir kullanıcı tabanına hizmet eder spektroskopi ve MR ve yüksek manyetik alan kuvvetlerinde difüzyon ölçümleri. Laboratuvar, hem şirket içi hem de harici kullanıcı faaliyetleri yoluyla yüksek manyetik alanlarda teknoloji, metodoloji ve uygulamalar geliştirir. Şirket içi yapılmış 900 MHz (21,1 Tesla) NMR mıknatısı, 105 mm (yaklaşık 4 inç) çapında ultra geniş bir deliğe sahiptir, bu süper iletken mıknatıs, canlı bir hayvanın MRI çalışması için en yüksek alana sahiptir.[kaynak belirtilmeli ]
İyon siklotron rezonansı
Fourier dönüşümü iyon siklotron rezonansı kütle spektrometresi programı, FT-ICR kütle spektrometrisinin alet ve teknik geliştirme ve uygulamalarında yer almaktadır. Yönetmen önderliğinde Alan G. Marshall program, FT-ICR kütle spektrometresi tekniklerini, araçlarını ve uygulamalarını sürekli geliştirmektedir. Program, 14,5 Tesla, 104 mm delik sistemi dahil olmak üzere çeşitli cihazlara sahiptir.
Elektron manyetik rezonans
EMR'nin en yaygın biçimi elektron paramanyetik / spin rezonansıdır (EPR / ESR). EPR deneylerinde, uygulanan manyetik alanın yanı sıra ince yapı etkileşimleri ve elektron-nükleer aşırı ince etkileşimleri tarafından bölünen bir elektronik spin durumu S'nin mS alt seviyeleri arasında geçişler gözlemlenir. Bu tekniğin kimya, biyokimya, biyoloji, fizik ve malzeme araştırmalarında uygulamaları vardır.
Mıknatıs bilimi ve teknolojisi
Mıknatıs Bilimi ve Teknolojisi bölümü, mıknatıs sistemleri için teknoloji ve uzmanlığı geliştirmekle görevlidir. Bu mıknatıs projeleri arasında Tallahassee ve Los Alamos sahaları için gelişmiş mıknatıs sistemleri inşa etmek, yüksek alanlı mıknatıs üretim yeteneklerini geliştirmek için endüstri ile birlikte çalışmak ve araştırma ve geliştirme yoluyla yüksek alanlı mıknatıs sistemlerini iyileştirmek yer alıyor.
Ayrıca, laboratuvarın FSU merkezinde, Uygulamalı Süperiletkenlik Merkezi, hem düşük sıcaklıklı niyobyum bazlı hem de yüksek sıcaklıklı kuprat veya MgB için süper iletkenlik bilimini ve teknolojisini ilerletir.2tabanlı malzemeler. ASC, füzyon, yüksek enerji fiziği, MRI ve elektrik enerjisi iletim hatları ve transformatörleri için mıknatıslar için süper iletkenlerin peşine düşer.
Şirket içi araştırma
Kurum içi araştırma programı, bilim ve mühendislikte yüksek saha araştırması yapmak için MagLab tesislerinden yararlanırken, yeni teknikler ve ekipmanların geliştirilmesi yoluyla laboratuvarın kullanıcı programlarını ilerletir.
Yoğun madde grubu
Yoğun madde grubu bilim adamları, çeşitli yönlere odaklanırlar. yoğun madde fiziği manyetizmayı içeren çalışmalar ve deneyler de dahil olmak üzere, kuantum salonu etkisi kuantum salınımları, yüksek sıcaklıkta süper iletkenlik ve ağır fermiyon sistemleri.
Jeokimya Programı
Jeokimya araştırma programı, aşağıdakilerin kullanımı etrafında merkezlenmiştir: eser elementler ve izotoplar Dünya süreçlerini ve çevresini anlamak. Araştırma ilgi alanları, Dünya'nın kimyasal evriminden ve Güneş Sistemi zamanla yerel ölçekte çevresel açıdan önemli maddelerin kaynakları ve taşınması sorunları. Jeokimya bölümü tarafından yapılan çalışmalar endişe karasal ve dünya dışı kara tabanlı ve deniz gezileri ve uzay aracı görevlerini sorgular ve içerir. Jeokimya, FSU'nun Kimya ve Oşinografi departmanları ile birlikte Biyojeokimyasal Dinamikler alanında bir program başlattı.
Diğer programlar
Diğer programlar arasında kriyojenik, optik mikroskopi, kuantum materyalleri ve rezonant ultrason spektroskopisi bulunur.
Laboratuvarda ayrıca, daha yaygın ve daha ucuz öğeler kullanarak yüksek mukavemetli manyetik malzemeler yapmanın yeni yollarını araştıran bir malzeme araştırma ekibi var.[6]
Los Alamos Ulusal Laboratuvarı Darbeli Saha Tesisi
Los Alamos Ulusal Laboratuvarı içinde Yeni Meksika Araştırmacılara, tahribatsız darbeli alanlarda 60 Tesla'ya kadar çok çeşitli ölçümler için deneysel yetenekler sağlayan Darbeli Alan Tesisi'ni barındırır. Darbeli alan mıknatısları, yalnızca bir saniyenin kesirleri için yüksek manyetik alanlar oluşturur. Bir 100 Tesla çoklu atış mıknatısı, Enerji Bölümü ve Ulusal Bilim Vakfı. Laboratuvar Los Alamos'un merkezinde yer almaktadır. 1999-2000'de tesis, kullanıcı işlemlerini ve desteğini daha iyi barındırmak için özel olarak tasarlanmış yeni bir Deney Salonuna taşındı. Program, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki ilk ve tek yüksek darbeli alan kullanıcısı tesisidir.
Tesis, kısa ve uzun darbeli mıknatıslar kullanarak 60 Tesla'ya kadar çok çeşitli deneysel yetenekler sunmaktadır. Güç, 1,43 içeren darbeli bir güç altyapısından gelir gigawatt motor jeneratörü ve beş adet 64 megawatt güç kaynağı. 1200 tonluk motor jeneratörü, toprak sarsıntılarını en aza indirmek için 60 yaya dayanan ve Darbeli Alan Laboratuvarı'nın en önemli parçası olan 4800-kısa ton (4350 t) atalet bloğu üzerine oturur.
Tesisin mıknatısları, dünyadaki en güçlü kontrollü darbeli mıknatıs olan 60 Tesla uzun darbeli bir mıknatıs içerir.
Florida Üniversitesi Programları
Florida Üniversitesi, Yüksek B / T (yüksek manyetik alan / düşük sıcaklık) Tesisinde deneysel çalışmalar için manyetik rezonans görüntüleme veya (MRI) ultra düşük sıcaklıkta, ultra sessiz ortamda kullanıcı tesislerine ev sahipliği yapmaktadır. Tesisler ayrıca yapılışı ve karakterizasyonu nano yapılar üniversitenin Büyük Analitik ve Enstrümantasyon Merkezi ile birlikte işletilen yeni bir nano ölçekli araştırma tesisinde.
Yüksek B / T Tesisi
Yüksek B / T Tesisi, Fizik Bölümünün Microkelvin Laboratuvarı'nın bir parçasıdır ve mıknatıslanma, termodinamik miktarlar, taşıma ölçümleri, manyetik rezonans çalışmaları için 15,2 Tesla'ya kadar yüksek manyetik alanlarda ve 0,4 mK kadar düşük sıcaklıklarda deneyler gerçekleştirir. viskozite, difüzyon ve basınç.
Tesis, Bay 1'de kısa vadeli düşük saha yetenekleri ve yüksek alan uzun süreli (> 1 hafta) deneyler için dünya rekorları için yüksek B / T için dünya rekorlarına sahiptir.[kaynak belirtilmeli ] Araştırma grubu, genişlik ve düşük sıcaklık teknikleri (termometri, NMR, ultrason, ısı kapasitesi, numune soğutma) açısından kuantum sıvıları ve katıların toplu çalışmalarında dünyaya liderlik ediyor.
Gelişmiş Manyetik Rezonans Görüntüleme ve Spektroskopi
Gelişmiş Manyetik Rezonans Görüntüleme ve Spektroskopi programı, laboratuvarın Tallahassee'deki merkezindeki tesisleri tamamlayan Mag Lab's NMR Programı için tesisler içerir. Program Florida Üniversitesi McKnight Beyin Enstitüsü'nde yer almaktadır. Cihazları, dünyadaki herhangi bir frekansta herhangi bir prob için en yüksek kütle hassasiyetini sağlayan 1 mm üçlü rezonanslı, yüksek sıcaklık süper iletken problu 600 MHz NMR mıknatıs içerir.[kaynak belirtilmeli ]
Referanslar
- ^ "Ulusal Bilim Vakfı Destekli Araştırma Altyapısı" (PDF). Ulusal Bilim Vakfı. s. 66.
- ^ "Ulusal MagLab, hibrit mıknatısla yeni dünya rekorunu kırdı". Phys.Org, 10 Kasım 2016.
- ^ "MIT, Ulusal Bilim Kurulundan Mıknatıs Laboratuvarı Oylamasını Yeniden Değerlendirmesini İstiyor". MIT Tech Talk (Basın bülteni). MIT Haber Bürosu. Arşivlenen orijinal 11 Mart 2005.
- ^ Mehta, Prabhat (18 Eylül 1990). "NSB, MIT mıknatıs itirazını reddetti". Teknoloji (Çevrimiçi Baskı). Alındı 2009-08-26.
- ^ Magnet Akademisi
- ^ a b Derek Colanduno (13 Aralık 2011). "Manyetik Kuvvet" (Dijital ses dosyası). Şüpheci. Alındı 5 Aralık 2014.
- ^ "MagLab, en güçlü dirençli mıknatıs rekorunu geri aldı". NationalMagLab.org. 2017-08-22. Alındı 2020-03-03.
- ^ "Dünyanın En Güçlü Mıknatısı". NationalMagLab.org. Alındı 2018-08-15.
Dış bağlantılar
- Ulusal Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı, Florida Eyalet Üniversitesi
- Darbeli Saha Tesisi, Los Alamos Ulusal Laboratuvarı
- Yüksek B / T Tesisi, Florida üniversitesi
- Nükleer Manyetik Rezonans ve Manyetik Rezonans Görüntüleme / Spektroskopi Gelişmiş Manyetik Rezonans Görüntüleme ve Spektroskopi Tesisi], Tallahassee'deki Florida Eyalet Üniversitesi yakınlarındaki MagLab merkezindeki NMR-MRI / S Tesisi ve Gainesville'deki Florida Üniversitesi'ndeki Gelişmiş Manyetik Rezonans Görüntüleme ve Spektroskopi Tesisi (AMRIS).
Koordinatlar: 30 ° 25′31″ K 84 ° 19′15 ″ B / 30.425215 ° K 84.320915 ° B
Yetki kontrolü  |
|---|