有一類(lèi)特定的金屬材料在極低的溫度下不僅電阻會(huì )變?yōu)榱?，還可使大量電流通過(guò)。這樣的金屬材料就是我們今天要談?wù)摰闹黝}——超導材料。我們都知道，處于超導狀態(tài)的金屬會(huì )產(chǎn)生高磁場(chǎng)。當它們作為線(xiàn)材被制作成線(xiàn)圈時(shí)，就會(huì )產(chǎn)生強磁。

超導技術(shù)是被怎樣繼承和發(fā)展的，它又將會(huì )走向怎樣的未來(lái)呢？緊接著(zhù)上一集，讓我們通過(guò)與1980年代便參與研發(fā)超導技術(shù)的資深技術(shù)專(zhuān)家住吉幸博先生和執掌超導“今世”的高見(jiàn)正平先生的對話(huà)，一起走進(jìn)超導技術(shù)研發(fā)世界的最前沿。

東芝能源系統公司 京浜事業(yè)所 原子能設備裝備部
住吉幸博先生（左），同機構 高見(jiàn)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擔的東芝重粒子線(xiàn)癌癥治療設備，這一次能更詳細地介紹下有關(guān)重粒子癌癥治療設備的相關(guān)技術(shù)嗎？

高見(jiàn)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。它與用于單結晶拉晶裝置的超導磁體的研發(fā)密切相關(guān)。所以，在談及重粒子線(xiàn)癌癥治療設備之前，就讓我先談?wù)剢尉Ч枥аb置用的超導磁體吧！

——制造半導體時(shí)，將原料硅放置在1000度的高溫下，使其融解。之后，我們一邊旋轉一邊拉出結晶硅，這時(shí)我們使用超導磁體——正是充分利用了超導磁體的這一特性，才能實(shí)現拉晶吧？

用超導磁體拉制硅，能夠防止硅質(zhì)量的下降

高見(jiàn)先生：是的。當時(shí)我被分配到拉晶用的新型設備研發(fā)小組。在半導體需求不斷增長(cháng)的時(shí)期，業(yè)務(wù)真的是一帆風(fēng)順。但2008年風(fēng)云突變，因為金融危機的緣故，半導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)出的設備一時(shí)間很難找到合適的買(mǎi)家。

高見(jiàn)先生

住吉先生：那真是業(yè)務(wù)上最嚴峻的時(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技術(shù)，從難度上講并不算很高。但是對于用于通用材料硅的拉制來(lái)說(shuō)，如何降低設備的生產(chǎn)成本卻是個(gè)難題。

高見(jiàn)先生：是的。我們不僅要在保證質(zhì)量的前提下降低價(jià)格，因為是通用材料，我們還得保證比其他公司的同類(lèi)產(chǎn)品更便宜。因此，我們必須保證在使用東芝獨家技術(shù)的同時(shí)降低生產(chǎn)成本。原有的超導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(xiàn)圈，從而節省了約40%的超導線(xiàn)。這讓降低成本、實(shí)現低價(jià)格化成為可能。對我而言，這也是我最早參與開(kāi)發(fā)的設備。一想到能夠為新一代半導體做出貢獻，我就干得格外投入。

改變磁體形狀，減少超導線(xiàn)

住吉先生：高見(jiàn)先生小組研發(fā)的另一項技術(shù)也很值得大家關(guān)注。金屬形成超導狀態(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(wú)法獲得穩定的液氦供應源已經(jīng)成為世界性的問(wèn)題。對此，東芝研發(fā)出了無(wú)液氦技術(shù)——通過(guò)冷凍機直接鏈接超導磁體，而不必使用液氦進(jìn)行冷卻。這也是東芝關(guān)鍵性的超導技術(shù)。

無(wú)液氦技術(shù)

高見(jiàn)先生：類(lèi)似的技術(shù)可以參考以前的設計算式。但新技術(shù)不一樣，它需要重新設計。作為技術(shù)研發(fā)團隊的一員，在整個(gè)研發(fā)過(guò)程中我獲益匪淺。也正是這兩項技術(shù)，讓研發(fā)重粒子線(xiàn)癌癥治療設備的旋轉機架用磁體成為了可能。

二、讓掃描旋轉機架旋轉？！令人嘆為觀(guān)止的新創(chuàng )意是什么？

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

重粒子線(xiàn)癌癥治療設備 旋轉機架（協(xié)助：量研/放醫研）

高見(jiàn)先生：實(shí)際上，這種旋轉機架專(zhuān)用的超導磁體應用了拉晶積累的技術(shù)。在進(jìn)行拉晶時(shí)，我們改變了線(xiàn)圈的形狀，并進(jìn)一步加以改良和復雜化，使其成為旋轉機架專(zhuān)用的磁體。因此，設備所需的超導線(xiàn)圈變少，從而進(jìn)一步實(shí)現了小型化。此外，無(wú)液氦技術(shù)在這里也得到了應用。以前，人們認為“旋轉搭載超導磁體的旋轉機架，簡(jiǎn)直瘋了”。說(shuō)的也是，因為當時(shí)形成超導狀態(tài)需要液氦。倒置磁體，萬(wàn)一液氦溢出，就會(huì )造成嚴重的事故。但我們研發(fā)出了冷凍機打造超導狀態(tài)的技術(shù)，這讓過(guò)去認為無(wú)法實(shí)現的事變成了現實(shí)。

硅拉制的技術(shù)得到了應用

住吉先生：金融危機在給業(yè)務(wù)帶來(lái)嚴峻挑戰的同時(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(huà)講，金融危機其實(shí)也成就了東芝的科技創(chuàng )新。將最新的超導技術(shù)傳承給下一代，既是我們的義務(wù)，也是我們的責任。還記得剛入職的時(shí)候，多虧了超導研發(fā)組的前輩們的諄諄教誨，讓我能一直堅持耕耘在超導技術(shù)領(lǐng)域。東芝的超導業(yè)務(wù)也是靠著(zhù)一代又一代東芝人的不懈努力而發(fā)展起來(lái)的。將我所知道并理解的超導技術(shù)認真地傳授給下一代的高見(jiàn)先生，再通過(guò)高見(jiàn)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。因為傳承，新鮮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。

住吉先生（左）、高見(jiàn)先生（右）