有一類特定的金屬材料在極低的溫度下不僅電阻會變?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論的主題——超導材料。我們都知道，處于超導狀態(tài)的金屬會產(chǎn)生高磁場。當它們作為線材被制作成線圈時，就會產(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)超導技術(shù)的資深技術(shù)專家住吉幸博先生和執(zhí)掌超導“今世”的高見正平先生的對話，一起走進超導技術(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 原子能設備裝備部
住吉幸博先生（左），同機構(gòu) 高見正平先生（右）

一、低谷期催生的劃時代技術(shù)

——上一集我們談到了緩解患者負擔的東芝重粒子線癌癥治療設備，這一次能更詳細地介紹下有關重粒子癌癥治療設備的相關技術(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)晶拉晶裝置的超導磁體的研發(fā)密切相關。所以，在談及重粒子線癌癥治療設備之前，就讓我先談談單晶硅拉晶裝置用的超導磁體吧！

——制造半導體時，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，才能實現(xiàn)拉晶吧？

用超導磁體拉制硅，能夠防止硅質(zhì)量的下降

高見先生：是的。當時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的時期，業(yè)務真的是一帆風順。但2008年風云突變，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)出的設備一時間很難找到合適的買家。

高見先生

住吉先生：那真是業(yè)務上最嚴峻的時期。但在這一時期，你們所進行的研發(fā)工作卻是劃時代的。事實上，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說，如何降低設備的生產(chǎn)成本卻是個難題。

高見先生：是的。我們不僅要在保證質(zhì)量的前提下降低價格，因為是通用材料，我們還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家技術(shù)的同時降低生產(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圈，從而節(jié)省了約40%的超導線。這讓降低成本、實現(xiàn)低價格化成為可能。對我而言，這也是我最早參與開發(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

住吉先生：高見先生小組研發(fā)的另一項技術(shù)也很值得大家關注。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，液氦的價格就居高不下。無法獲得穩(wěn)定的液氦供應源已經(jīng)成為世界性的問題。對此，東芝研發(fā)出了無液氦技術(shù)——通過冷凍機直接鏈接超導磁體，而不必使用液氦進行冷卻。這也是東芝關鍵性的超導技術(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，在整個研發(fā)過程中我獲益匪淺。也正是這兩項技術(shù)，讓研發(fā)重粒子線癌癥治療設備的旋轉(zhuǎn)機架用磁體成為了可能。

二、讓掃描旋轉(zhuǎn)機架旋轉(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)了對癌癥患處進行照射的裝置旋轉(zhuǎn)機架”中的超導磁體的開發(fā)。通過將旋轉(zhuǎn)機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備 旋轉(zhuǎn)機架（協(xié)助：量研/放醫(yī)研）

高見先生：實際上，這種旋轉(zhuǎn)機架專用的超導磁體應用了拉晶積累的技術(shù)。在進行拉晶時，我們改變了線圈的形狀，并進一步加以改良和復雜化，使其成為旋轉(zhuǎn)機架專用的磁體。因此，設備所需的超導線圈變少，從而進一步實現(xiàn)了小型化。此外，無液氦技術(shù)在這里也得到了應用。以前，人們認為“旋轉(zhuǎn)搭載超導磁體的旋轉(zhuǎn)機架，簡直瘋了”。說的也是，因為當時形成超導狀態(tài)需要液氦。倒置磁體，萬一液氦溢出，就會造成嚴重的事故。但我們研發(fā)出了冷凍機打造超導狀態(tài)的技術(shù)，這讓過去認為無法實現(xiàn)的事變成了現(xiàn)實。

硅拉制的技術(shù)得到了應用

住吉先生：金融危機在給業(yè)務帶來嚴峻挑戰(zhàn)的同時，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，金融危機其實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，也是我們的責任。還記得剛?cè)肼毜臅r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)領域。東芝的超導業(yè)務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技術(shù)認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，是每一個東芝人刻進骨血里的信仰。東芝也正是這樣一個傳承科技創(chuàng)新的偉大平臺。

住吉先生（左）、高見先生（右）