SPUB „Zespół elektromagnesów typu Bittera”

Beneficjent: INTiBS PAN

Koordynator: dr hab. Jacek Ćwik

Numer decyzji: 68/595995/SPUB/SP/2024

Wysokość finansowania: 966 492,96 PLN

Opis aparatury:

Zespół elektromagnesów bitterowskich (ZEB) jest urządzeniem, którego nie można kupić na rynku. Został w całości zaprojektowany i wykonany w Międzynarodowym Laboratorium Silnych Pól Magnetycznych i Niskich Temperatur we Wrocławiu i stanowi unikatowy w skali Europy (jeden z trzech) system do prowadzenia badań w szerokim zakresie temperatur od 2 do 400 K i w ekstremalnie wysokich stacjonarnych polach magnetycznych o indukcji do 18 T (docelowo 20 T). Tym co wyróżnia i zarazem świadczy o unikatowości ZEB, w stosunku do innych komercyjnych urządzeń wytwarzających silne stałe pola magnetyczne, jest między innymi czas narostu pola magnetycznego. ZEB potrzebuje średnio, w zależności od magnesu, sześćdziesięciu sekund do osiągnięcia maksymalnej wartości indukcji magnetycznej, podczas gdy w urządzeniach komercyjnych trwa to nawet do czterdziestu minut. Należy podkreślić, że szybkość narostu pola magnetycznego w przypadku niektórych pomiarów ma fundamentalne znaczenie i wpływa bezpośrednio na uzyskane wyniki pomiarów. Dodatkowo ZEB do pracy nie potrzebuje cieczy kriogenicznych, jak ma to miejsce w przypadku urządzeń komercyjnych typu PPMS. Zespół składa się z 3 magnesów bitterowskich o różnych parametrach (maksymalna wartość pola magnetycznego, średnica otworu badawczego) i stanowi ważne wyposażenie Instytutu Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych. Z udziałem tego urządzenia prowadzone są zaawansowane, specjalistyczne prace badawcze w dziedzinie fizyki ciała stałego i badań materiałowych. ZEB jest miejscem współpracy naukowej krajowych i międzynarodowych zespołów badawczych. Eksperymenty prowadzone w oparciu o ZEB obejmują badanie natury zjawisk fizycznych oraz właściwości materiałów, między innymi takich jak: magnetyki, nadprzewodniki, magnetokaloryki nisko oraz wysokotemperaturowe, materiały o właściwościach półprzewodnikowych i dielektrycznych. W eksperymentach bada się materię występującą w różnej postaci. I tak, są to: materiały lite, materiały proszkowe, monokryształy, kryształy nitkowe, materiały cienkowarstwowe, heterostruktury, układy kompozytowe i nanorozmiarowe, a ostatnio materiały organiczne w formie ziaren.

Instytut dysponuje specjalistycznym oprzyrządowaniem do wytwarzania cewek elektromagnesów bitterowskich, składających się głównie z charakterystycznego uzwojenia (blach o specjalnym profilu), izolacji i zaawansowanych technologicznie elementów konstrukcyjnych. W skład zespołu elektromagnesów wchodzą także generatory wytwarzające prąd stały o natężeniu do 12 000 A. Kolejnym zasadniczym elementem składowym zespołu elektromagnesów jest układ chłodzenia, który wykorzystuje wodę zdemineralizowaną cyrkulującą w obwodzie zamkniętym, dalej rozbudowany system wymienników ciepła oraz wodę wodociągową, też cyrkulującą w obwodzie zamkniętym (210 m3/godz.).

Specjalne urządzenie „Zespołu Elektromagnesów Bittera” umożliwia Instytutowi Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych prowadzenie badań na najwyższym światowym poziomie w obszarach zdefiniowanych jako priorytetowe w polityce naukowej państwa. Przy wykorzystaniu specjalnego urządzenia ZEB prowadzone są badania obejmujące swym zakresem m in. takie dziedziny jak: Energia i klimat oraz Żywność i biogospodarka.