有一類特定的金屬材料在極低的溫度下(xià)不僅電阻會(huì)變爲零，還可(kě)使大量電流通過(guò)。這樣的金屬材料就(jiù)是我們今天(tiān)要(yào / yāo)談論的主題——超導材料。我們都知道，處于(yú)超導狀态的金屬會(huì)産生(shēng)高磁場。當它們作爲線材被制作成線圈時，就(jiù)會(huì)産生(shēng)強磁。
超導技術是被怎樣繼承和發(fā／fà)展的，它又将會(huì)走向怎樣的未來呢？緊接着(zhe／zhuó／zhāo／zháo)上一集，讓我們通過(guò)與1980年(nián)代便參與研發(fā／fà)超導技術的資深技術專家(jiā)住吉幸博先生(shēng)和執掌超導“今世”的高見正平先生(shēng)的對(duì)話，一起走進超導技術研發(fā／fà)世界的最前沿。
東芝能(néng)源系統公司 京浜事(shì)業所(suǒ) 原子能(néng)設備裝備部
住吉幸博先生(shēng)（左），同機構 高見正平先生(shēng)（右）
一、低谷期催生(shēng)的劃時代技術
——上一集我們談到了緩解患者負擔的東芝重粒子線癌症治療設備，這一次能(néng)更詳細地介紹下(xià)有關重粒子癌症治療設備的相關技術嗎？
高見先生(shēng)：這一技術是我在入職的第二年(nián)，也就(jiù)是2007年(nián)參與研發(fā／fà)的。它與用(yòng)于(yú)單結晶拉晶裝置的超導磁體的研發(fā／fà)密切相關。所(suǒ)以，在談及重粒子線癌症治療設備之前，就(jiù)讓我先談談單晶矽拉晶裝置用(yòng)的超導磁體吧！
——制造半導體時，将原料矽放置在1000度的高溫下(xià)，使其(qí)融解。之後(hòu)，我們一邊旋轉一邊拉出結晶矽，這時我們使用(yòng)超導磁體——正是充分利用(yòng)了超導磁體的這一特性，才能(néng)實現拉晶吧？
用(yòng)超導磁體拉制矽，能(néng)夠防止矽質量的下(xià)降
高見先生(shēng)：是的。當時我被分配到拉晶用(yòng)的新型設備研發(fā／fà)小組。在半導體需求不斷增長的時期，業務真的是一帆風順。但2008年(nián)風雲突變，因爲金融危機的緣故，半導體用(yòng)矽的需求一落千丈。那(nà)時候恰好我們的研發(fā／fà)工作已告一段落，那(nà)些已經生(shēng)産出的設備一時間很難找到合适的買家(jiā)。
高見先生(shēng)
住吉先生(shēng)：那(nà)真是業務上最嚴峻的時期。但在這一時期，你(nǐ)們所(suǒ)進行(háng / xíng)的研發(fā／fà)工作卻是劃時代的。事(shì)實上，用(yòng)于(yú)單晶矽拉晶的超導技術，從難度上講并不算很高。但是對(duì)于(yú)用(yòng)于(yú)通用(yòng)材料矽的拉制來說，如(rú)何降低設備的生(shēng)産成本卻是個難題。
高見先生(shēng)：是的。我們不僅要(yào / yāo)在保證質量的前提下(xià)降低價格，因爲是通用(yòng)材料，我們還得(dé / de / děi)保證比其(qí)他公司的同類産品更便宜。因此，我們必須保證在使用(yòng)東芝獨家(jiā)技術的同時降低生(shēng)産成本。原有的超導磁體将圓形的磁體擺成豎凹字形，而(ér)我們研發(fā／fà)出了能(néng)放在圓筒形容器中的彎曲的線圈，從而(ér)節省了約40%的超導線。這讓降低成本、實現低價格化成爲可(kě)能(néng)。對(duì)我而(ér)言，這也是我最早參與開發(fā／fà)的設備。一想到能(néng)夠爲新一代半導體做出貢獻，我就(jiù)幹得(dé / de / děi)格外投入。
改變磁體形狀，減少超導線
住吉先生(shēng)：高見先生(shēng)小組研發(fā／fà)的另一項技術也很值得(dé / de / děi)大家(jiā)關注。金屬形成超導狀态需要(yào / yāo)使用(yòng)液氦，并将其(qí)冷卻至零下(xià)269度。然而(ér)自(zì)1990年(nián)代起，液氦的價格就(jiù)居高不下(xià)。無法獲得(dé / de / děi)穩定的液氦供應源已經成爲世界性的問題。對(duì)此，東芝研發(fā／fà)出了無液氦技術——通過(guò)冷凍機直接鏈接超導磁體，而(ér)不必使用(yòng)液氦進行(háng / xíng)冷卻。這也是東芝關鍵性的超導技術。
無液氦技術
高見先生(shēng)：類似的技術可(kě)以參考以前的設計算式。但新技術不一樣，它需要(yào / yāo)重新設計。作爲技術研發(fā／fà)團隊的一員，在整個研發(fā／fà)過(guò)程中我獲益匪淺。也正是這兩項技術，讓研發(fā／fà)重粒子線癌症治療設備的旋轉機架用(yòng)磁體成爲了可(kě)能(néng)。
二、讓掃描旋轉機架旋轉？！令人歎爲觀止的新創意是什麽？
——上一集我們了解到，在2010年(nián)前後(hòu)，高見先生(shēng)參與研發(fā／fà)了對(duì)癌症患處進行(háng / xíng)照射的裝置旋轉機架”中的超導磁體的開發(fā／fà)。通過(guò)将旋轉機架小型化并加以旋轉，可(kě)以在不傾斜患者身體的情況下(xià)接受治療。
重粒子線癌症治療設備 旋轉機架（協助：量研/放醫研）
高見先生(shēng)：實際上，這種旋轉機架專用(yòng)的超導磁體應用(yòng)了拉晶積累的技術。在進行(háng / xíng)拉晶時，我們改變了線圈的形狀，并進一步加以改良和複雜化，使其(qí)成爲旋轉機架專用(yòng)的磁體。因此，設備所(suǒ)需的超導線圈變少，從而(ér)進一步實現了小型化。此外，無液氦技術在這裏(lǐ)也得(dé / de / děi)到了應用(yòng)。以前，人們認爲“旋轉搭載超導磁體的旋轉機架，簡直瘋了”。說的也是，因爲當時形成超導狀态需要(yào / yāo)液氦。倒置磁體，萬一液氦溢出，就(jiù)會(huì)造成嚴重的事(shì)故。但我們研發(fā／fà)出了冷凍機打造超導狀态的技術，這讓過(guò)去(qù)認爲無法實現的事(shì)變成了現實。
矽拉制的技術得(dé / de / děi)到了應用(yòng)
住吉先生(shēng)：金融危機在給業務帶來嚴峻挑戰的同時，也讓我們的技術人員以更加積極的心态研發(fā／fà)高新科技，換句話講，金融危機其(qí)實也成就(jiù)了東芝的科技創新。将最新的超導技術傳承給下(xià)一代，既是我們的義務，也是我們的責任。還記得(dé / de / děi)剛入職的時候，多虧了超導研發(fā／fà)組的前輩們的諄諄教誨，讓我能(néng)一直堅持耕耘在超導技術領域。東芝的超導業務也是靠着(zhe／zhuó／zhāo／zháo)一代又一代東芝人的不懈努力而(ér)發(fā／fà)展起來的。将我所(suǒ)知道并理解的超導技術認真地傳授給下(xià)一代的高見先生(shēng)，再通過(guò)高見先生(shēng)将技術教給更多更年(nián)輕的技術人員。這，是我目前最大的願望。因爲傳承，新鮮的科技血液得(dé / de / děi)以不斷湧入，也使得(dé / de / děi)新一輪的科技創新成爲可(kě)能(néng)。傳承信念與創新科技，是每一個東芝人刻進骨血裏(lǐ)的信仰。東芝也正是這樣一個傳承科技創新的偉大平台。
住吉先生(shēng)（左）、高見先生(shēng)（右）
滬公網安備 31010102002443号