零電阻的世界

“希格斯粒子”，這個2013年(nián)諾貝爾物理學獎的最大熱點，早在1964年(nián)就(jiù)已被指明其(qí)存在的可(kě)能(néng)性。然而(ér)，在相當長的一段時間内，人們都無法探測到它的存在。直到2012年(nián)，在東芝超導技術的幫助下(xià)，它才真正被發(fā／fà)現。

所(suǒ)謂“超導技術”，是指将特定金屬冷卻至極低溫度從而(ér)使其(qí)電阻變爲“零”的技術。可(kě)轉化爲超導狀态的物質被稱爲“超導體”。當強大電流通過(guò)作爲線圈的超導磁體時，會(huì)催生(shēng)無法比拟的超強磁場。目前，此類超導磁體已廣泛應用(yòng)于(yú)半導體工業、MRI醫療、磁懸浮交通等各大領域，俨然成爲我們生(shēng)活中的常見技術之一。

在此，我們有幸邀請到了有着(zhe／zhuó／zhāo／zháo)“日本超導技術曙光”之稱的資深工程師住吉幸博先生(shēng)，以及超導技術領域最前沿的中堅力量高見正平先生(shēng)，與我們一起來揭開超導技術的神秘面紗。

超導技術的曙光

——自(zì)1960年(nián)代初開始研究超導物質以來，東芝就(jiù)走在了世界超導技術研發(fā／fà)領域的前列。

住吉先生(shēng)：自(zì)1970年(nián)代起，我們開始嘗試将超導物質用(yòng)作磁鐵。1981年(nián)我進入公司，開始主持日本超導技術的研發(fā／fà)，并與日本東北大學合作共同研發(fā／fà)超導磁體。如(rú)何形成高磁場是當時最主要(yào / yāo)的研究課題。盡管超導磁體可(kě)以産生(shēng)高磁場，但磁場過(guò)高時，磁體難以保持超導狀态。此外，如(rú)何在大範圍内形成相同強度的磁場也是重要(yào / yāo)的研究課題之一。在此時代背景下(xià)，東芝與日本東北大學強強聯合，共同研發(fā／fà)出了12特斯拉超導磁體。特斯拉即測量磁場強度的單位，12特斯拉是當時世界公認的最強磁體。日本東北大學金屬材料研究所(suǒ)将這種最強磁體與普通磁體結合，研制出一種新型的混合磁體，成功催生(shēng)了31.1特斯拉的世界最強靜止磁場。

日本東北大學
金屬材料研究所(suǒ)的30特斯拉級混合磁鐵

住吉先生(shēng)：東芝的超導事(shì)業并不是一蹴而(ér)就(jiù)的。在真正研發(fā／fà)出成果前，領域裏(lǐ)的資深教授、上級專家(jiā)，也都和我這樣的新人一樣，是在摸索中前進的。但也正是因爲這樣的不懈努力，超導技術領域得(dé / de / děi)以發(fā／fà)展起來。在1985年(nián)左右，我開始參與研發(fā／fà)應用(yòng)于(yú)MRI醫療器械的超導磁體。與采用(yòng)X射線的CT不同，MRI是采用(yòng)磁場捕獲身體的斷層圖像的。更強的磁場能(néng)更有效支持高分辨率的圖像診斷，因此我們開始研究超導磁體在MRI中的應用(yòng)。

東芝能(néng)源系統株式會(huì)社
京濱事(shì)業所(suǒ) 核設備裝置部 住吉幸博先生(shēng)

高見先生(shēng)：與日本東北大學單純的MRI技術研發(fā／fà)不同，我們專注于(yú)MRI的量産用(yòng)産品的研發(fā／fà)。 批量産品雖然質量很高，但是如(rú)果價格高的話，人們通常也很難接受。

住吉先生(shēng)：就(jiù)是這樣。除了高昂的價格外，用(yòng)于(yú)MRI的超導磁體對(duì)于(yú)技術也有一定的要(yào / yāo)求。用(yòng)于(yú)MRI的産品，必須物美價廉，且可(kě)批量生(shēng)産。當我們剛着(zhe／zhuó／zhāo／zháo)手研發(fā／fà)時，隻有日本東北大學12特斯拉爲代表的存儲設備可(kě)參考。所(suǒ)以，我們不得(dé / de / děi)不嘗試徹底轉換思路。

從遺憾到傳承——超導技術人員的精神

住吉先生(shēng)：醫療設備制造商是我們的直接客戶。但我們的産品最終是被大衆使用(yòng)的，即所(suǒ)謂的B to B to C¹（※）産品。現在回想起來，當時的我們太過(guò)于(yú)專注提高磁場精度、制造良好超導磁體等方面，并未意識到“C”這個最終用(yòng)戶。其(qí)實，我們更應該從用(yòng)戶的角度出發(fā／fà)，來進行(háng / xíng)考慮和設計。

※ 1“Business to Business to Consumer”的簡稱。

―― 這些反思是否會(huì)對(duì)東芝此後(hòu)的超導技術研發(fā／fà)産生(shēng)重大影響？

當時研發(fā／fà)的用(yòng)于(yú)MRI的超導磁體
（轉自(zì)東芝未來科學博物館HP）

高見：是的，肯定會(huì)産生(shēng)重大影響的。我參與的項目是用(yòng)于(yú)重離子束癌症治療設備的超導磁體的研發(fā／fà)。這項技術之所(suǒ)以能(néng)得(dé / de / děi)到突破性發(fā／fà)展，正是由于(yú)我們在研發(fā／fà)和設計過(guò)程中，考慮到了最終用(yòng)戶的需求

東芝能(néng)源系統株式會(huì)社
京濱事(shì)業所(suǒ) 核設備裝置部 高見先生(shēng)

――重離子束癌症治療法是目前世界上最先進的癌症治療方法。它采用(yòng)重離子束，通過(guò)将加速的重離子束流照射到患者的病竈進行(háng / xíng)治療。爲了照射重離子并控制它的軌迹，重離子束癌症治療法需要(yào / yāo)高磁場。

住吉先生(shēng)：過(guò)去(qù)，我們無法控制重粒子束的軌迹。當照射病竈時，我們會(huì)傾斜患者的身體。考慮到癌症患者的身體負擔，我們需要(yào / yāo)設計出無需傾斜病人的技術。于(yú)是，我們研發(fā／fà)出了在“旋轉機架”内使用(yòng)的超導磁體。這是一項重大突破，旋轉機架可(kě)以360°旋轉，無需傾斜病人。

重離子束癌症治療儀 旋轉機架
（合作：量研/放醫研）

高見先生(shēng)：旋轉機架需要(yào / yāo)各種技術，其(qí)中之一就(jiù)是高速變換磁場的技術。爲了讓每一位患者的病竈都能(néng)準确地接受重離子束的照射，我們需要(yào / yāo)根據患病的位置改變磁場并控制照射軌迹。但普通的超導磁體，不能(néng)迅速地改變電流方向，且升溫快。我們通過(guò)研發(fā／fà)可(kě)高速改變磁場的技術成功實現了機架的旋轉，從而(ér)縮短了患者的治療時間。研發(fā／fà)出好的産品，應用(yòng)于(yú)實際，普羅大衆也能(néng)受益，這讓身爲研發(fā／fà)人員的我感到無比的自(zì)豪。

住吉先生(shēng)：在與大學和研究機構合作，研究最先進技術的同時，我們還要(yào / yāo)活用(yòng)所(suǒ)掌握的技術，生(shēng)産出更好的産品。通過(guò)這樣的良性循環，先進的技術得(dé / de / děi)以傳承下(xià)來。這，也是我們的使命。

高見先生(shēng)：批量生(shēng)産的産品不但要(yào / yāo)價格便宜，而(ér)且要(yào / yāo)質量好。因此，我們需要(yào / yāo)一如(rú)既往地研發(fā／fà)出最先進的技術，提高産品的質量。目前超導技術已經應用(yòng)于(yú)我們的生(shēng)活，如(rú)醫療保健和磁懸浮。 在這個時代，我們必須準确地了解最終用(yòng)戶的需求，并在設計和研發(fā／fà)階段就(jiù)考慮到這些需求。

――除上面介紹的高速變換磁場技術外，高見先生(shēng)參與的重離子輻射癌症治療設備的研發(fā／fà)工作還搭載了其(qí)他高新技術。後(hòu)續故事(shì)請見東芝匠心官網。