有一類特定的金屬材料在極低的溫度下不僅電阻會(huì)變?yōu)榱悖€可使大量電流通過。這樣的金屬材料就是我們今天要談?wù)摰闹黝}——超導(dǎo)材料。我們都知道，處于超導(dǎo)狀態(tài)的金屬會(huì)產(chǎn)生高磁場(chǎng)。當(dāng)它們作為線材被制作成線圈時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)磁。

超導(dǎo)技術(shù)是被怎樣繼承和發(fā)展的，它又將會(huì)走向怎樣的未來呢？緊接著上一集，讓我們通過與1980年代便參與研發(fā)超導(dǎo)技術(shù)的資深技術(shù)專家住吉幸博先生和執(zhí)掌超導(dǎo)“今世”的高見正平先生的對(duì)話，一起走進(jìn)超導(dǎo)技術(shù)研發(fā)世界的最前沿。

東芝能源系統(tǒng)公司 京浜事業(yè)所 原子能設(shè)備裝備部
住吉幸博先生（左），同機(jī)構(gòu) 高見正平先生（右）

一、低谷期催生的劃時(shí)代技術(shù)

——上一集我們談到了緩解患者負(fù)擔(dān)的東芝重粒子線癌癥治療設(shè)備，這一次能更詳細(xì)地介紹下有關(guān)重粒子癌癥治療設(shè)備的相關(guān)技術(shù)嗎？

高見先生：這一技術(shù)是我在入職的第二年，也就是2007年參與研發(fā)的。它與用于單結(jié)晶拉晶裝置的超導(dǎo)磁體的研發(fā)密切相關(guān)。所以，在談及重粒子線癌癥治療設(shè)備之前，就讓我先談?wù)剢尉Ч枥аb置用的超導(dǎo)磁體吧！

——制造半導(dǎo)體時(shí)，將原料硅放置在1000度的高溫下，使其融解。之后，我們一邊旋轉(zhuǎn)一邊拉出結(jié)晶硅，這時(shí)我們使用超導(dǎo)磁體——正是充分利用了超導(dǎo)磁體的這一特性，才能實(shí)現(xiàn)拉晶吧？

用超導(dǎo)磁體拉制硅，能夠防止硅質(zhì)量的下降

高見先生：是的。當(dāng)時(shí)我被分配到拉晶用的新型設(shè)備研發(fā)小組。在半導(dǎo)體需求不斷增長(zhǎng)的時(shí)期，業(yè)務(wù)真的是一帆風(fēng)順。但2008年風(fēng)云突變，因?yàn)榻鹑谖C(jī)的緣故，半導(dǎo)體用硅的需求一落千丈。那時(shí)候恰好我們的研發(fā)工作已告一段落，那些已經(jīng)生產(chǎn)出的設(shè)備一時(shí)間很難找到合適的買家。

高見先生

住吉先生：那真是業(yè)務(wù)上最嚴(yán)峻的時(shí)期。但在這一時(shí)期，你們所進(jìn)行的研發(fā)工作卻是劃時(shí)代的。事實(shí)上，用于單晶硅拉晶的超導(dǎo)技術(shù)，從難度上講并不算很高。但是對(duì)于用于通用材料硅的拉制來說，如何降低設(shè)備的生產(chǎn)成本卻是個(gè)難題。

高見先生：是的。我們不僅要在保證質(zhì)量的前提下降低價(jià)格，因?yàn)槭峭ㄓ貌牧希覀冞€得保證比其他公司的同類產(chǎn)品更便宜。因此，我們必須保證在使用東芝獨(dú)家技術(shù)的同時(shí)降低生產(chǎn)成本。原有的超導(dǎo)磁體將圓形的磁體擺成豎凹字形，而我們研發(fā)出了能放在圓筒形容器中的彎曲的線圈，從而節(jié)省了約40%的超導(dǎo)線。這讓降低成本、實(shí)現(xiàn)低價(jià)格化成為可能。對(duì)我而言，這也是我最早參與開發(fā)的設(shè)備。一想到能夠?yàn)樾乱淮雽?dǎo)體做出貢獻(xiàn)，我就干得格外投入。

改變磁體形狀，減少超導(dǎo)線

住吉先生：高見先生小組研發(fā)的另一項(xiàng)技術(shù)也很值得大家關(guān)注。金屬形成超導(dǎo)狀態(tài)需要使用液氦，并將其冷卻至零下269度。然而自1990年代起，液氦的價(jià)格就居高不下。無法獲得穩(wěn)定的液氦供應(yīng)源已經(jīng)成為世界性的問題。對(duì)此，東芝研發(fā)出了無液氦技術(shù)——通過冷凍機(jī)直接鏈接超導(dǎo)磁體，而不必使用液氦進(jìn)行冷卻。這也是東芝關(guān)鍵性的超導(dǎo)技術(shù)。

無液氦技術(shù)

高見先生：類似的技術(shù)可以參考以前的設(shè)計(jì)算式。但新技術(shù)不一樣，它需要重新設(shè)計(jì)。作為技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的一員，在整個(gè)研發(fā)過程中我獲益匪淺。也正是這兩項(xiàng)技術(shù)，讓研發(fā)重粒子線癌癥治療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)機(jī)架用磁體成為了可能。

二、讓掃描旋轉(zhuǎn)機(jī)架旋轉(zhuǎn)？！令人嘆為觀止的新創(chuàng)意是什么？

——上一集我們了解到，在2010年前后，高見先生參與研發(fā)了對(duì)癌癥患處進(jìn)行照射的裝置旋轉(zhuǎn)機(jī)架”中的超導(dǎo)磁體的開發(fā)。通過將旋轉(zhuǎn)機(jī)架小型化并加以旋轉(zhuǎn)，可以在不傾斜患者身體的情況下接受治療。

重粒子線癌癥治療設(shè)備 旋轉(zhuǎn)機(jī)架（協(xié)助：量研/放醫(yī)研）

高見先生：實(shí)際上，這種旋轉(zhuǎn)機(jī)架專用的超導(dǎo)磁體應(yīng)用了拉晶積累的技術(shù)。在進(jìn)行拉晶時(shí)，我們改變了線圈的形狀，并進(jìn)一步加以改良和復(fù)雜化，使其成為旋轉(zhuǎn)機(jī)架專用的磁體。因此，設(shè)備所需的超導(dǎo)線圈變少，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了小型化。此外，無液氦技術(shù)在這里也得到了應(yīng)用。以前，人們認(rèn)為“旋轉(zhuǎn)搭載超導(dǎo)磁體的旋轉(zhuǎn)機(jī)架，簡(jiǎn)直瘋了”。說的也是，因?yàn)楫?dāng)時(shí)形成超導(dǎo)狀態(tài)需要液氦。倒置磁體，萬一液氦溢出，就會(huì)造成嚴(yán)重的事故。但我們研發(fā)出了冷凍機(jī)打造超導(dǎo)狀態(tài)的技術(shù)，這讓過去認(rèn)為無法實(shí)現(xiàn)的事變成了現(xiàn)實(shí)。

硅拉制的技術(shù)得到了應(yīng)用

住吉先生：金融危機(jī)在給業(yè)務(wù)帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的同時(shí)，也讓我們的技術(shù)人員以更加積極的心態(tài)研發(fā)高新科技，換句話講，金融危機(jī)其實(shí)也成就了東芝的科技創(chuàng)新。將最新的超導(dǎo)技術(shù)傳承給下一代，既是我們的義務(wù)，也是我們的責(zé)任。還記得剛?cè)肼毜臅r(shí)候，多虧了超導(dǎo)研發(fā)組的前輩們的諄諄教誨，讓我能一直堅(jiān)持耕耘在超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域。東芝的超導(dǎo)業(yè)務(wù)也是靠著一代又一代東芝人的不懈努力而發(fā)展起來的。將我所知道并理解的超導(dǎo)技術(shù)認(rèn)真地傳授給下一代的高見先生，再通過高見先生將技術(shù)教給更多更年輕的技術(shù)人員。這，是我目前最大的愿望。因?yàn)閭鞒校迈r的科技血液得以不斷涌入，也使得新一輪的科技創(chuàng)新成為可能。傳承信念與創(chuàng)新科技，是每一個(gè)東芝人刻進(jìn)骨血里的信仰。東芝也正是這樣一個(gè)傳承科技創(chuàng)新的偉大平臺(tái)。

住吉先生（左）、高見先生（右）