Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses

Logo LNCMI

Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses (LNCMI, francuski : Narodowe Laboratorium Intensywnych Pól Magnetycznych ) jest instytucją badawczą CNRS . Opiera się na dwóch ośrodkach: jednym w Grenoble , specjalizującym się w polach statycznych, i jednym w Tuluzie , specjalizujący się w polach pulsacyjnych. LNCMI stanowi bazę do badań związanych z polami magnetycznymi o dużej sile, prowadzonych zarówno przez naukowców rezydentów, jak i badaczy wizytujących z całego świata. Jest jednym z trzech członków-założycieli Europejskiego Laboratorium Pól Magnetycznych (EMFL), utworzonego oficjalnie w 2014 roku.

Historia

LNCMI powstało w 2009 roku w wyniku połączenia Laboratorium pulsującego pola magnetycznego z Tuluzy i Laboratorium Wysokich Pól Magnetycznych Grenoble (GHMFL).

miejsce w Tuluzie

Service National des Champs Magnétiques Pulsés (SNCMP, francuski: National Service of the Field of Magnetic Pulses ) została utworzona we francuskim Narodowym Instytucie Nauk Stosowanych w Tuluzie na początku lat 60-tych pod kierunkiem S. Askénazy. Na początku lat 90. przekształciło się w Laboratoire National des Champs Magnétiques Pulsés (LNCMP), wspólną jednostkę badawczą CNRS powiązaną z francuskim Narodowym Instytutem Nauk Stosowanych i Uniwersytetem im. Paula Sabatiera w Tuluzie.

miejscu Grenoble

W 1962 roku, kiedy laboratoria CNRS zostały zbudowane na Polygone Scientifique w Grenoble, Louis Néel rozpoczął prowadzenie projektów związanych z silnym polem magnetycznym. W następstwie tych projektów w 1970 r. utworzono SNCI (National Service for High Magnetic Fields). Dynamika, jaką stworzył Traktat Elizejski podpisany w 1963 r. między Francją a Niemcami, doprowadziła do współpracy między SNCI a Instytutem Maxa Plancka w latach 1972–2004. Francusko-niemiecka współpraca doprowadziła do rozwoju nauk w warunkach silnych pól magnetycznych, konkurujących wówczas z MIT w Bostonie. Kwantowy efekt halowy został odkryty w laboratorium, a Klaus Van Klitzing otrzymał za to odkrycie Nagrodę Nobla w 1985 roku. Światowy rekord silnego pola magnetycznego (31,35 Tesli) ) został osiągnięty w 1987 r. w ramach współpracy CEA, CNRS i MPI. W 1990 roku uruchomiono nowy zasilacz o mocy 24 MW, który doprowadził do opracowania nowej generacji magnesów, osiągających stopniowo 33 T. W 2005 roku Grenoble High Magnetic Field Laboratory stało się laboratorium CNRS, a niemieckie wysiłki koncentrują się na rozwoju drezdeńskiego pulsacyjnego laboratorium polowego. W 2009 roku z połączenia laboratoriów Grenoble i Tuluzy powstaje LNCMI. Prowadzony jest rozwój statycznego silnego pola magnetycznego. 37 T zostanie osiągnięte w 2018 roku, torując drogę dla nowego magnesu hybrydowego, który ma zostać uruchomiony w 2019 roku.

Misje

LNCMI ma kilka misji

• Generowanie silnych pól magnetycznych:

W zakładzie w Grenoble generowane są statyczne pola magnetyczne o natężeniu do 37 tesli , a dzięki ciągłej wydajności chłodzenia sąsiedniej rzeki dostępne są pomiary długoterminowe. Trwa budowa magnesu hybrydowego wycelowanego w pole magnetyczne o natężeniu 43 tesli pola statycznego w otworze o temperaturze pokojowej o średnicy 34 mm. W zakładzie w Tuluzie w ciągu stu milisekund generowane są pola o natężeniu do 98 T. 200 T są osiągane przez mikrosekundy dzięki Megagaussowi
generatora, jednak w tym ostatnim przypadku cewka ulega zniszczeniu podczas eksperymentu, pozostawiając nienaruszoną tylko próbkę. Ponadto w zakładzie w Tuluzie opracowano przenośne generatory i magnesy, które można wykorzystać do badań poza terenem ośrodka. Do wygenerowania tych pól i umożliwienia pomiarów fizycznych potrzebne są duże instalacje elektryczne i hydrauliczne oraz zaawansowane oprzyrządowanie.

• Produkcja badań:

Badania naukowe publikowane przez LNCMI koncentrowały się głównie na fizyce materii skondensowanej z ciągłym rozwojem magnetotechniki i stosowanego nadprzewodnictwa.

• Hostowanie innych użytkowników:

Jako infrastruktura badawcza LNCMI gości badaczy z całego świata, aby mogli oni przeprowadzać eksperymenty z wykorzystaniem najwyższych możliwych pól magnetycznych w danej objętości.

Europejskie Laboratorium Pól Magnetycznych

LNCMI jest członkiem-założycielem konsorcjum badawczego Europejskiego Laboratorium Pól Magnetycznych utworzonego w 2014 r. Dwaj pozostali członkowie założyciele to Laboratorium Wysokich Pól Magnetycznych w Nijmegen w Holandii oraz Drezdeńskie Laboratorium Wysokich Pól Magnetycznych w Niemczech.

Udogodnienia w Grenoble

Magnesy nadprzewodzące @ LNCMI-G
Pole magnetyczne (T)	Średnica otworu (mm)	Temperatura sprzętu	Zestaw doświadczalny
15.8	50 na zimno	VTI: 1,8 K - 300 K	EPR
9	80 na zimno	VTI: 1,4 K - 300 K	NMR
15,4 / 17,1	52 zimny otwór	VTI: 1,4 K - 300 K	NMR
15/17	52 zimny otwór	VTI: 1,4 K - 300 K, DR: 30 mK - 1,0 K	NMR
15 / 17	52 zimny otwór	DR: 30 mK - 4 K, Średnica otworu próbki 34 mm	Fizyka mezoskopowa
15 / 17	52 zimny otwór	VTI: 1,5 K - 300 K, średnica otworu próbki 31 mm	Fizyka mezoskopowa
12 /14	52 zimny otwór	3 He: 300 mK - 8 K, średnica otworu próbki 31 mm	Fizyka mezoskopowa
12 / 14	52 zimny otwór	VTI: 1,2 K - 300 K	Ciepło właściwe
14 / 16	50 ciepły otwór, 33 zimny otwór	1,5 tys. - 300 tys	Spektroskopia optyczna
11 / 13	50 na zimno	4 k	Spektroskopia FIR
11	30 zimnego otworu	VTI: 1,2 K - 300 K	Transport, Rotacja in situ, FIR-Laser
10	60 ciepły otwór	VTI: 1,2 K - 300 K

Rezystancyjne magnesy DC @ LNCMI-G
Pole magnetyczne (T)	Średnica otworu (mm)	Jednorodność w 1 cm 3	Moc (MW)
35	34	700x10-6 _	24
31	50	860x10-6 _	24
24	50	1300x10-6 _	12
19	170	600x10-6 _	24
13	130	30x10-6 _	12
10	376	250x10-6 _	12
6	284	450x10-6 _	12

• Nie ma ograniczeń co do mocy chłodzenia tych magnesów rezystancyjnych: możliwa jest praca z pełną mocą (24 MW) przez nieograniczony czas. Typowy czas pracy magnesów to 3 x 6,5 godziny dziennie w dni robocze, 1 x 11 godzin w weekendy. Dwa magnesy o mocy 12 MW mogą pracować równolegle.
• Podstawowym interfejsem dostępu do magnesu jest stół xy zamontowany na windzie, który umożliwia regulację wysokości, nachylenia i wyrównania w poziomie. Otwarta średnica: 400 mm. Mocowanie: 12 otworów gwintowanych M8 na średnicy 420 mm.
• Użytkownicy mogą kontrolować pole (wartość, prędkość narastania) na miejscu podczas eksperymentu ręcznie lub za pomocą interfejsu GPIB (odczyt/zapis). Dostępne są szablony Labview VI.