超導(dǎo)磁體全景調(diào)研與發(fā)展戰(zhàn)略研究

超導(dǎo)材料發(fā)展理論超導(dǎo)材料的發(fā)展離不開理論的支撐，1933年，德國(guó)物理學(xué)家邁斯納（W．Meissner）和奧林菲爾德（R．Ochsenfeld）共同發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)體的另一個(gè)重要特征完全抗磁性，即當(dāng)材料處于超導(dǎo)狀態(tài)時(shí)，將完全排斥磁場(chǎng)，超導(dǎo)體內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，人們將這種現(xiàn)象稱為邁斯納效應(yīng)。因此，判斷一種材料是否具備超導(dǎo)電性，必須要看其是否同時(shí)具備完全導(dǎo)電性和完全抗磁性。隨后，巴丁（J．Bardeen）、庫珀（L．V．Cooper）和施里弗（J．R．Schrieffer）在195K年提出了著名的BCS理論，它把超導(dǎo)現(xiàn)象看作一種宏觀量子效應(yīng)，成功地解釋了金屬或合金超導(dǎo)體的超導(dǎo)電性微觀機(jī)理。由于電阻是由電子定向運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬晶格發(fā)生碰撞而形成的，而在超導(dǎo)臨界溫度以下，超導(dǎo)體中的電子通過與晶格振動(dòng)聲子的交換來實(shí)現(xiàn)無損耗運(yùn)動(dòng)，即沒有電阻產(chǎn)生，因此能夠?qū)崿F(xiàn)超導(dǎo)電性。至此，超導(dǎo)體的三大基本特性完全導(dǎo)電性、完全抗磁性和宏觀量子效應(yīng)均已奠定。宏觀量子效應(yīng)是超導(dǎo)電子學(xué)的基礎(chǔ)，眾多科學(xué)家及學(xué)者根據(jù)BCS理論作出了一系列的理論延伸：1）1962年，劍橋大學(xué)的約瑟夫森（B．Josephson）預(yù)言，電子對(duì)能夠穿過薄絕緣層（量子隧穿），當(dāng)由薄絕緣層隔開的兩塊超導(dǎo)體（約瑟夫森結(jié)結(jié)構(gòu)）之間有電流通過時(shí)，其中并不會(huì)出現(xiàn)電壓，這一現(xiàn)象被稱為約瑟夫森效應(yīng)。換言之，該現(xiàn)象是一種橫跨約瑟夫森結(jié)的超電流現(xiàn)象，即超導(dǎo)電流可以在超導(dǎo)體一絕緣體一超導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生；2）1968年，美國(guó)物理學(xué)家麥克米蘭根據(jù)BCS理論得到超導(dǎo)體臨界溫度上限的公式，推算出超導(dǎo)體的臨界溫度一般不太可能超過39K（約-234℃），39K這個(gè)溫度也被稱為麥克米蘭極限。該極限溫度曾一度被主流學(xué)界所接受，直到1980年代高溫超導(dǎo)體的蓬勃發(fā)展突破了這個(gè)理論極限。超導(dǎo)體的發(fā)展歷史回顧超導(dǎo)體的發(fā)展歷史，超導(dǎo)研究對(duì)象逐步由簡(jiǎn)單金屬到合金，再到復(fù)雜的化合物、有機(jī)物，超導(dǎo)臨界溫度也在過去的一個(gè)多世紀(jì)里逐漸提升。目前發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)材料主要包括：各類金屬及合金超導(dǎo)體、銅氧化物超導(dǎo)體、重費(fèi)米子超導(dǎo)體、有機(jī)超導(dǎo)體、鐵基超導(dǎo)體及其他氧化物超導(dǎo)體等。下圖展示了自超導(dǎo)現(xiàn)象問世以來發(fā)現(xiàn)的一些典型的超導(dǎo)體及其晶體結(jié)構(gòu)，橫軸為發(fā)現(xiàn)的年代，縱軸為超導(dǎo)臨界溫度Tc。尋找能大規(guī)模應(yīng)用的室溫超導(dǎo)體是當(dāng)今超導(dǎo)研究人員的心之所向。超導(dǎo)體的應(yīng)用解決了輸電過程中造成的熱損耗，具備著常規(guī)金屬材料無法企及的性能。由于超導(dǎo)體往往需要在非常低的環(huán)境溫度中應(yīng)用（低于其超導(dǎo)臨界溫度），而低溫環(huán)境往往需要依賴于液氦或其他設(shè)備來維持，這極大地增加了超導(dǎo)材料的應(yīng)用和維護(hù)成本，導(dǎo)致具備如此顛覆性的材料無法在低成本下被大規(guī)模應(yīng)用。因此，尋找具備更高臨界溫度的超導(dǎo)體是解決超導(dǎo)材料應(yīng)用的關(guān)鍵，而研發(fā)出室溫超導(dǎo)體成為了超導(dǎo)領(lǐng)域研發(fā)人員的不懈追求。2020年，迪亞斯在實(shí)驗(yàn)室將氫、碳和硫元素，在金剛石壓腔中通過光化學(xué)合成簡(jiǎn)單的碳質(zhì)硫氫化物（CSH），并將其超導(dǎo)臨界溫度提升至15℃，這是人類第一次觀察到室溫超導(dǎo)體，具有里程碑式的意義。但在金剛石壓腔中觀察到的超導(dǎo)現(xiàn)象被重重極端條件所限制：1）該現(xiàn)象的環(huán)境壓力為2670億帕，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)胎壓的100萬倍；2）產(chǎn)生超導(dǎo)現(xiàn)象的材料數(shù)量極其微量，并無法產(chǎn)生實(shí)際的應(yīng)用。因此，下一個(gè)科研目標(biāo)則是爭(zhēng)取找到在較低壓力下制造室溫超導(dǎo)體的方法，以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。若常溫超導(dǎo)能夠得到規(guī)?；瘧?yīng)用，必將帶來一場(chǎng)全新的能源革命，人類將步入嶄新的超導(dǎo)時(shí)代。超導(dǎo)磁體行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)主磁體系統(tǒng)的信噪比與場(chǎng)強(qiáng)成正比，主磁體場(chǎng)強(qiáng)越高，信噪比越高，采集速度更快；梯度場(chǎng)強(qiáng)越高，作用時(shí)間越短，梯度切換率提升，成像速度也越快。圖像質(zhì)量和硬件的性能參數(shù)（如通道數(shù)上升、磁場(chǎng)均勻度提高等）及序列的配合設(shè)計(jì)有關(guān)。70cm級(jí)以上的大孔徑設(shè)計(jì)能減少患者在檢測(cè)時(shí)的幽閉恐懼和焦慮；射頻探測(cè)器的舒適程度也會(huì)給患者帶來更好的體驗(yàn)，例如GE企業(yè)的AIR線圈、企業(yè)的云線圈，打破固有傳統(tǒng)線圈的重量和硬度限制，實(shí)現(xiàn)對(duì)患者檢測(cè)部位的適應(yīng)性覆蓋，獲得更佳信噪比，保證圖像質(zhì)量。2019年，Siemens發(fā)布新一代智慧型生命感知3TMRI系統(tǒng)，結(jié)合最新生物技術(shù)、智能傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)，在掃描的同時(shí)感知患者各種生理信息，實(shí)時(shí)傳遞給MRI系統(tǒng)，全自動(dòng)一鍵化完成病變顯示和圖像分析處理，方便醫(yī)生閱片和診斷。液氦作為超導(dǎo)MRI中重要的工業(yè)材料，為不可再生資源，而且在補(bǔ)充液氦的過程中會(huì)造成揮發(fā)和損耗。無液氦技術(shù)很好的解決了使用液氦降溫這個(gè)問題，但對(duì)于大型超導(dǎo)MRI系統(tǒng)，利用制冷技術(shù)而非液氦制冷，是否能有效在全生命周期內(nèi)控制成本，產(chǎn)品穩(wěn)定性是否可靠，乃至商業(yè)化前景仍需要通過實(shí)踐驗(yàn)證。高磁場(chǎng)強(qiáng)度的應(yīng)用場(chǎng)景仍需進(jìn)一步拓展，而且不同場(chǎng)景的產(chǎn)品設(shè)計(jì)存在差異，未來發(fā)展趨勢(shì)和方向包括但不限于以下方面：A．質(zhì)子回旋加速器：與傳統(tǒng)放療相比，質(zhì)子放療能實(shí)現(xiàn)腫瘤的定點(diǎn)爆破，具有更高精確度，同時(shí)免于對(duì)正常組織造成傷害，減少副作用和并發(fā)癥，被認(rèn)為是世界上最先進(jìn)、更精準(zhǔn)的前沿放射治療技術(shù)。利用質(zhì)子束對(duì)腫瘤進(jìn)行精準(zhǔn)放療，具有劑量分布好、局部劑量高、旁散射少等優(yōu)點(diǎn)。超導(dǎo)磁體即超導(dǎo)回旋加速器的核心部件。B．污水處理：利用磁絮凝沉淀工藝，可以將廢水中微小懸浮物、膠體、細(xì)菌等不溶性污染物與微粒磁粉有效結(jié)合，形成更大體積和密度的磁性絮體，在強(qiáng)磁場(chǎng)下可以促使得廢水中懸浮顆粒進(jìn)行磁分離。理論上，處于臨界溫度以下的超導(dǎo)磁體所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度可以達(dá)到10T以上，可以在不添加磁種的情況下輕松實(shí)現(xiàn)磁分離。C．磁拉單晶：磁拉單晶技術(shù)的物理基礎(chǔ)是通過磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)電硅流體的熱對(duì)流形成抑制作用，抑制單晶硅生長(zhǎng)過程中雜質(zhì)和缺陷的產(chǎn)生，晶體完整性、均勻性得到極大改善，可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量大尺寸單晶硅快速生長(zhǎng)。采用超導(dǎo)磁體提供5，000Gs穩(wěn)定磁場(chǎng)，是國(guó)際上生產(chǎn)300mm以上大尺寸半導(dǎo)體級(jí)單晶硅的最主要方法。D．電子廢料處理：從電氣和電子設(shè)備廢料中回收金屬可以解決環(huán)境和經(jīng)濟(jì)問題，在廢PCB（印刷電路板）回收中使用超導(dǎo)磁吸分離，可有效提高鐵、鈷、鎳等磁性金屬的回收率。超導(dǎo)體更高的臨界溫度按照超導(dǎo)體的臨界溫度，可以將超導(dǎo)體分為低溫超導(dǎo)和高溫超導(dǎo)材料：Tc<25K的超導(dǎo)材料稱為C溫超導(dǎo)材料，目前已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的包括NbTi（鈮鈦，Tc=9．5K）和Nb3Sn（鈮三錫，Tc=18k）。由于NbTi和Nb3Sn具有優(yōu)良的機(jī)械加工性能和成本優(yōu)勢(shì)，其制備技術(shù)與工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟。目前低溫超導(dǎo)的下游應(yīng)用主要包括加速器磁體、核聚變工程用超導(dǎo)磁體、核磁共振磁體、通用超導(dǎo)磁體等，基于低溫超導(dǎo)材料的應(yīng)用裝置一般工作在液氦溫度（約4．2K）。在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，低溫超導(dǎo)材料仍將是最主要的超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)支柱性材料；Tc≥25K的超導(dǎo)材料為高溫超導(dǎo)材料，具備實(shí)用價(jià)值的主要包括鉍系（例如Bi-Sr-Ca-Cu-O，BSCCO，Tc=110K）、釔系（例如Y-Ba-Cu-O，YBCO，Tc=92K）和MgB2超導(dǎo)材料（Tc=39K）、鐵基超導(dǎo)材料等。其中鉍系和釔系高溫超導(dǎo)材料于氧化物陶瓷，在制造工藝上須克服加工脆性、氧含量的精確控制及與基體反應(yīng)等問題，因此生產(chǎn)成本較高，目前尚處于商業(yè)化初期階段。目前高溫超導(dǎo)的下游終端應(yīng)用主要包括超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)電機(jī)、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)濾器等，基于高溫超導(dǎo)材料的應(yīng)用裝置一般工作在液氫溫度（約20K）至液氮溫度（約77K）之間。自超導(dǎo)現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)后的75年時(shí)間里，超導(dǎo)臨界溫度的提升進(jìn)程十分緩慢，超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度僅僅被提高到23．2K左右，且基本都由單元素金屬和多元合金實(shí)現(xiàn)，這段時(shí)間內(nèi)所發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)體均為低溫超導(dǎo)體。直到人們對(duì)銅氧化物超導(dǎo)體和鐵基超導(dǎo)體的科研進(jìn)展實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)性突破，高溫超導(dǎo)體才得以開啟高速發(fā)展的征程。1986年，瑞士科學(xué)家繆勒和柏諾茲在研究氧化物導(dǎo)電陶瓷材料LaBaCuO時(shí)發(fā)現(xiàn)其在30K以下具備超導(dǎo)跡象。隨后，多國(guó)科學(xué)家爭(zhēng)相對(duì)氧化物高溫超導(dǎo)體進(jìn)行研究，一舉打破了氧化物陶瓷材料只能是絕緣體的傳統(tǒng)觀念，超導(dǎo)材料的Tc自1986年開始獲得了大幅提升。鐵基超導(dǎo)體研究的突破口則發(fā)生在2008年，日本東京工業(yè)大學(xué)的科學(xué)家細(xì)野秀雄教授的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)摻雜氟元素的LaFeAsO材料中存在26K臨界溫度的超導(dǎo)電性，這一發(fā)現(xiàn)掀起了鐵基高溫超導(dǎo)體的研究熱潮。得益于經(jīng)驗(yàn)的積累和稀土資源優(yōu)勢(shì)，中國(guó)科學(xué)家在得知消息的第一時(shí)間里認(rèn)識(shí)到了該系統(tǒng)的重要性，并迅速合成了該類材料以開展物性研究。隨后，中國(guó)團(tuán)隊(duì)采用稀土元素替代和高壓合成方法獲得了一系列的高質(zhì)量超導(dǎo)體樣品，并在常壓下測(cè)量得到40K以上的超導(dǎo)電性，突破了麥克米蘭極限，經(jīng)優(yōu)化合成方式之后獲得了55K的高臨界溫度世界紀(jì)錄，在國(guó)際上引起了極大的轟動(dòng)，掀起了科學(xué)界對(duì)高溫超導(dǎo)體的研究熱潮。超導(dǎo)磁體行業(yè)主要壁壘（一）超導(dǎo)磁體技術(shù)壁壘超導(dǎo)MRI設(shè)備的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)涉及到理論知識(shí)的交叉和復(fù)雜的工藝技術(shù)，長(zhǎng)期積累的研發(fā)設(shè)計(jì)、組件設(shè)計(jì)和優(yōu)化、調(diào)試和測(cè)試的方法是重要的技術(shù)門檻。射頻探測(cè)器工作頻率高，各種寄生參數(shù)影響大，需要大量調(diào)試工作，很難做到完全的流水線式生產(chǎn)，需要反復(fù)調(diào)試、測(cè)試。超導(dǎo)磁體的制作工藝復(fù)雜，涉及電磁學(xué)、力學(xué)、低溫、真空、機(jī)械、焊接、電子應(yīng)用等多學(xué)科專業(yè)技術(shù)。針對(duì)產(chǎn)品所要求的極端標(biāo)準(zhǔn)和條件，往往需要設(shè)計(jì)出獨(dú)特的工藝方案，達(dá)到性能要求后還需要進(jìn)一步優(yōu)化工藝來減少成本，產(chǎn)品設(shè)計(jì)中Know-How的掌握是重要的技術(shù)壁壘和核心競(jìng)爭(zhēng)力，涉及射頻探測(cè)器調(diào)試、超導(dǎo)磁體繞線及浸漬、超導(dǎo)接頭制作、磁體支撐系統(tǒng)調(diào)節(jié)裝配及真空薄壁件焊接等多項(xiàng)工藝。（二）超導(dǎo)磁體人才壁壘行業(yè)產(chǎn)品屬于技術(shù)密集型產(chǎn)品，對(duì)研發(fā)設(shè)計(jì)人員和生產(chǎn)人員的理論基礎(chǔ)和操作技能有很高要求，需要經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間培訓(xùn)、實(shí)踐才能獨(dú)立工作。研發(fā)人員培養(yǎng)周期長(zhǎng)、成本高，具有顯著的人才壁壘，除了要求扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還需要在實(shí)踐中不斷地摸索、積累經(jīng)驗(yàn)，才能應(yīng)對(duì)研發(fā)過程中各種突發(fā)問題，攻克技術(shù)難關(guān)。生產(chǎn)過程中，高級(jí)技術(shù)人才所掌握的生產(chǎn)工藝需要在一次次失敗中不斷完善。生產(chǎn)人員既要保證元器件各項(xiàng)指標(biāo)的合理、可控，還要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行大量調(diào)試。一名技術(shù)生產(chǎn)人員從入職、培訓(xùn)、試生產(chǎn)到正式生產(chǎn)，往往需要一年以上的時(shí)間，導(dǎo)致行業(yè)內(nèi)熟練工相對(duì)稀缺、培訓(xùn)成本高的現(xiàn)狀。（三）超導(dǎo)磁體資質(zhì)壁壘醫(yī)療器械由于直接作用于人體，直接關(guān)系人的生命健康，一直是世界各國(guó)政府重點(diǎn)監(jiān)控的領(lǐng)域，再加上各國(guó)政府出于保護(hù)本國(guó)企業(yè)的考慮，每個(gè)國(guó)家都有一套市場(chǎng)進(jìn)入方面的規(guī)章制度。對(duì)于超導(dǎo)MRI設(shè)備，其部件在國(guó)外也需按照醫(yī)療器械進(jìn)行管理，受到嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)管控；在我國(guó)，整機(jī)系統(tǒng)需要取得Ⅲ類醫(yī)療器械注冊(cè)證方可生產(chǎn)銷售。（四）超導(dǎo)磁體資金壁壘磁體作為MRI設(shè)備的核心部件之一，標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)用影像磁體體積大，投入物料價(jià)值高，需要大面積的廠房設(shè)備和大量的原材料支撐，在研發(fā)過程中存在較高的失敗率，企業(yè)需要同時(shí)保證正常經(jīng)營(yíng)及加大研發(fā)投入。在銷售端，相關(guān)產(chǎn)品推廣進(jìn)院的難度大，尋找下游客戶需要大量人力物力投入，因此需要企業(yè)具備一定的資金實(shí)力，從而構(gòu)建了該行業(yè)的資本壁壘。MCZ（磁控直拉單晶硅技術(shù)）單晶硅按晶體生長(zhǎng)方法的不同，分為直拉法（CZ）、區(qū)熔法（FZ）兩種，直拉法是目前主要的單晶硅規(guī)?；慨a(chǎn)技術(shù)。MCZ技術(shù)是通過磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)電硅流體的熱對(duì)流形成抑制作用，抑制單晶硅生長(zhǎng)過程中雜質(zhì)和缺陷的產(chǎn)生，從而大幅改善晶體完整性、均勻性，可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量大尺寸單晶硅快速生長(zhǎng)。其中采用超導(dǎo)磁體提供5000Gs穩(wěn)定磁場(chǎng)的MCZ技術(shù)是目前國(guó)際上生300mm以上大尺寸半導(dǎo)體級(jí)單晶硅的最主要方法。隨著國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體工業(yè)的迅速發(fā)展，中國(guó)已成為全球增長(zhǎng)速度最快的單晶硅生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)家，其中MCZ產(chǎn)品占總產(chǎn)量的70%-80%，目前國(guó)際上300毫米以上大尺寸單晶硅片已成為主流。由于超導(dǎo)材料具有零電阻的特性，采用超導(dǎo)材料制備的超導(dǎo)磁體可以實(shí)現(xiàn)無阻載流運(yùn)行，因此超導(dǎo)磁體和常導(dǎo)磁體相比，其體積和運(yùn)行成本均大幅度減小，能夠降低300mm單晶硅制造20%的能耗、提高30%的成品率。我國(guó)目前迫切需要發(fā)展?jié)M足300mmMCZ單晶硅制備用超導(dǎo)磁體制造技術(shù)并實(shí)現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用，以促進(jìn)我國(guó)單晶硅行業(yè)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)。從市場(chǎng)規(guī)模來看，我國(guó)單晶硅業(yè)市場(chǎng)規(guī)模由2017年的75．5億元增長(zhǎng)至2020年的380．3億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為71．6%；從需求端來看，我國(guó)單晶硅片消費(fèi)量由2017年的28．7GW增至2020年為144．4GW，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為71．56%。由此可見，在近年來半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)下，我國(guó)單晶硅市場(chǎng)規(guī)模和需求量在未來也將持續(xù)保持高速增長(zhǎng)，MCZ技術(shù)需求市場(chǎng)也將一并擴(kuò)大。同時(shí)，我國(guó)正在逐漸減少單晶硅進(jìn)口依賴程度，單晶硅爐產(chǎn)量大幅上升，為單晶硅生產(chǎn)用MCZ磁體奠定了良好的市場(chǎng)基礎(chǔ)，未來市場(chǎng)增量可期。超導(dǎo)磁體行業(yè)技術(shù)水平特點(diǎn)超導(dǎo)MRI系統(tǒng)現(xiàn)已成為業(yè)界公認(rèn)的高端醫(yī)學(xué)影像設(shè)備中皇冠上的明珠，應(yīng)用基礎(chǔ)涉及物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、生物等基礎(chǔ)學(xué)科的支撐和交叉。MRI設(shè)備的發(fā)展物理學(xué)基礎(chǔ)是基于科學(xué)家對(duì)微觀世界和磁場(chǎng)的研究。發(fā)展至20世紀(jì)中期，MRI被應(yīng)用于化學(xué)物質(zhì)的鑒定和探索，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域則通過MRI來區(qū)分癌變組織和正常組織的不同特性。MRI設(shè)備的制造需要技術(shù)人員在實(shí)操和工藝層面上不斷摸索和總結(jié)規(guī)律，涉及力學(xué)、低溫、真空、機(jī)械、焊接、電子應(yīng)用等多個(gè)工學(xué)專業(yè)技術(shù)，技術(shù)實(shí)踐性強(qiáng)，需要在實(shí)操過程中不斷試錯(cuò)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，才能提高制造成功率。在關(guān)鍵的生產(chǎn)流程中，培養(yǎng)熟練的技術(shù)工程師來進(jìn)行生產(chǎn)，例如在射頻探測(cè)器的調(diào)試環(huán)節(jié)，需要反復(fù)調(diào)試電感電容的分布，降低寄生參數(shù)影響，主要依靠工程師的經(jīng)驗(yàn)而非統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方法。超導(dǎo)環(huán)境要求始終維持在嚴(yán)格的低溫4．2K環(huán)境（約為-268．8℃），超導(dǎo)線才會(huì)達(dá)到零電阻特性，電流通過時(shí)不會(huì)產(chǎn)生熱損耗，可以毫無阻力地在導(dǎo)線中流動(dòng)，產(chǎn)生超強(qiáng)磁場(chǎng)。通常通過液氦和抽真空的方法來建立低溫環(huán)境，要求磁體中液氦無揮發(fā)以及高密閉性和持續(xù)制冷，防止失超現(xiàn)象發(fā)生，對(duì)制冷系統(tǒng)、磁體骨架的搭建、真空浸漬的效果和嚴(yán)密的焊接工藝等提出挑戰(zhàn)。1T以上的磁場(chǎng)強(qiáng)度約為10，000高斯，地球的磁場(chǎng)強(qiáng)度約為0．5高斯，1．5T超導(dǎo)磁體場(chǎng)強(qiáng)約為地球磁場(chǎng)的3萬倍。在磁體電源的作用下給超導(dǎo)線加以電流，從而建立預(yù)訂磁場(chǎng)的過程稱為勵(lì)磁。勵(lì)磁一旦成功，超導(dǎo)線將在不消耗能量的情況下提供強(qiáng)大穩(wěn)定均勻的磁場(chǎng)。勵(lì)磁的難度在于高精度大功率的勵(lì)磁電源以及勻場(chǎng)技術(shù)和繞線工藝。強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境中，通電的梯度線圈因受力產(chǎn)生劇烈晃動(dòng)，形成噪音，是絕大多數(shù)超導(dǎo)MRI系統(tǒng)的通病。為減少晃動(dòng)，在磁體前后兩端加入固定裝置，盡量抵消掉晃動(dòng)的力，從而降噪。變化的磁場(chǎng)在其周圍的金屬體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，并在金屬體內(nèi)自行閉合，產(chǎn)生渦流，影響磁場(chǎng)均勻性。最常用解決方案就是在主磁體線圈與磁體之間增加一個(gè)屏蔽線圈，該線圈的磁場(chǎng)方向和梯度線圈相反，使得合成梯度為零，最終減小渦流情況出現(xiàn)。目前國(guó)內(nèi)的大多數(shù)醫(yī)學(xué)影像類超導(dǎo)MRI系統(tǒng)市場(chǎng)份額仍然被GPS占據(jù)。國(guó)外廠商發(fā)展早、技術(shù)完備性高、產(chǎn)業(yè)鏈布局廣、產(chǎn)品更新迭代快，具備一定的先發(fā)優(yōu)勢(shì)和客戶黏性。國(guó)內(nèi)廠商主要采購核心元部件，依賴上游核心部件廠商，在產(chǎn)業(yè)鏈中的競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，成本控制能力及議價(jià)權(quán)受限。在科研領(lǐng)域，超導(dǎo)MRI設(shè)備被國(guó)外產(chǎn)品壟斷的現(xiàn)場(chǎng)更為突出，國(guó)內(nèi)廠商缺乏自制能力，而且產(chǎn)品定制化要求高，更考驗(yàn)廠商的設(shè)計(jì)能力和服務(wù)質(zhì)量。因?yàn)槿狈Ω?jìng)爭(zhēng)對(duì)手，國(guó)外廠商的設(shè)備定價(jià)長(zhǎng)期較高。國(guó)內(nèi)廠商如具備核心部件自制能力，能夠通過自身的技術(shù)工藝控制成本，從而獲取價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。因此，高端醫(yī)療器械的性價(jià)比是衡量競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵指標(biāo)，該指標(biāo)同樣適用于邏輯中的科研儀器和設(shè)備。從需求端來看，該行業(yè)的客戶資源主要分為兩種類型：處在產(chǎn)業(yè)鏈中下游的系統(tǒng)集成商，由于該行業(yè)的科技屬性較強(qiáng)、壁壘較高，行業(yè)內(nèi)玩家數(shù)量較少，能夠獲得Ⅲ類醫(yī)療器械注冊(cè)證的企業(yè)數(shù)量有限，因此和擁有注冊(cè)證的系統(tǒng)集成商建立良好穩(wěn)固合作關(guān)系