“希格斯粒子”，這個(gè)2013年諾貝爾物理學(xué)獎的最大熱點(diǎn)，早在1964年就已被指明其存在的可能性。然而，在相當長(cháng)的一段時(shí)間內，人們都無(wú)法探測到它的存在。直到2012年，在東芝超導技術(shù)的幫助下，它才真正被發(fā)現。

所謂“超導技術(shù)”，是指將特定金屬冷卻至極低溫度從而使其電阻變?yōu)椤傲恪钡募夹g(shù)?？赊D化為超導狀態(tài)的物質(zhì)被稱(chēng)為“超導體”。當強大電流通過(guò)作為線(xiàn)圈的超導磁體時(shí)，會(huì )催生無(wú)法比擬的超強磁場(chǎng)。目前，此類(lèi)超導磁體已廣泛應用于半導體工業(yè)、MRI醫療、磁懸浮交通等各大領(lǐng)域，儼然成為我們生活中的常見(jiàn)技術(shù)之一。

在此，我們有幸邀請到了有著(zhù)“日本超導技術(shù)曙光”之稱(chēng)的資深工程師住吉幸博先生，以及超導技術(shù)領(lǐng)域最前沿的中堅力量高見(jiàn)正平先生，與我們一起來(lái)揭開(kāi)超導技術(shù)的神秘面紗。

超導技術(shù)的曙光

——自1960年代初開(kāi)始研究超導物質(zhì)以來(lái)，東芝就走在了世界超導技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的前列。

住吉先生：自1970年代起，我們開(kāi)始嘗試將超導物質(zhì)用作磁鐵。1981年我進(jìn)入公司，開(kāi)始主持日本超導技術(shù)的研發(fā)，并與日本東北大學(xué)合作共同研發(fā)超導磁體。如何形成高磁場(chǎng)是當時(shí)最主要的研究課題。盡管超導磁體可以產(chǎn)生高磁場(chǎng)，但磁場(chǎng)過(guò)高時(shí)，磁體難以保持超導狀態(tài)。此外，如何在大范圍內形成相同強度的磁場(chǎng)也是重要的研究課題之一。在此時(shí)代背景下，東芝與日本東北大學(xué)強強聯(lián)合，共同研發(fā)出了12特斯拉超導磁體。特斯拉即測量磁場(chǎng)強度的單位，12特斯拉是當時(shí)世界公認的最強磁體。日本東北大學(xué)金屬材料研究所將這種最強磁體與普通磁體結合，研制出一種新型的混合磁體，成功催生了31.1特斯拉的世界最強靜止磁場(chǎng)。

日本東北大學(xué)
金屬材料研究所的30特斯拉級混合磁鐵

住吉先生：東芝的超導事業(yè)并不是一蹴而就的。在真正研發(fā)出成果前，領(lǐng)域里的資深教授、上級專(zhuān)家，也都和我這樣的新人一樣，是在摸索中前進(jìn)的。但也正是因為這樣的不懈努力，超導技術(shù)領(lǐng)域得以發(fā)展起來(lái)。在1985年左右，我開(kāi)始參與研發(fā)應用于MRI醫療器械的超導磁體。與采用X射線(xiàn)的CT不同，MRI是采用磁場(chǎng)捕獲身體的斷層圖像的。更強的磁場(chǎng)能更有效支持高分辨率的圖像診斷，因此我們開(kāi)始研究超導磁體在MRI中的應用。

東芝能源系統株式會(huì )社
京濱事業(yè)所 核設備裝置部 住吉幸博先生

高見(jiàn)先生：與日本東北大學(xué)單純的MRI技術(shù)研發(fā)不同，我們專(zhuān)注于MRI的量產(chǎn)用產(chǎn)品的研發(fā)。 批量產(chǎn)品雖然質(zhì)量很高，但是如果價(jià)格高的話(huà)，人們通常也很難接受。

住吉先生：就是這樣。除了高昂的價(jià)格外，用于MRI的超導磁體對于技術(shù)也有一定的要求。用于MRI的產(chǎn)品，必須物美價(jià)廉，且可批量生產(chǎn)。當我們剛著(zhù)手研發(fā)時(shí)，只有日本東北大學(xué)12特斯拉為代表的存儲設備可參考。所以，我們不得不嘗試徹底轉換思路。

從遺憾到傳承——超導技術(shù)人員的精神

住吉先生：醫療設備制造商是我們的直接客戶(hù)。但我們的產(chǎn)品最終是被大眾使用的，即所謂的B to B to C¹（※）產(chǎn)品?，F在回想起來(lái)，當時(shí)的我們太過(guò)于專(zhuān)注提高磁場(chǎng)精度、制造良好超導磁體等方面，并未意識到“C”這個(gè)最終用戶(hù)。其實(shí)，我們更應該從用戶(hù)的角度出發(fā)，來(lái)進(jìn)行考慮和設計。

※ 1“Business to Business to Consumer”的簡(jiǎn)稱(chēng)。

―― 這些反思是否會(huì )對東芝此后的超導技術(shù)研發(fā)產(chǎn)生重大影響？

當時(shí)研發(fā)的用于MRI的超導磁體
（轉自東芝未來(lái)科學(xué)博物館HP）

高見(jiàn)：是的，肯定會(huì )產(chǎn)生重大影響的。我參與的項目是用于重離子束癌癥治療設備的超導磁體的研發(fā)。這項技術(shù)之所以能得到突破性發(fā)展，正是由于我們在研發(fā)和設計過(guò)程中，考慮到了最終用戶(hù)的需求

東芝能源系統株式會(huì )社
京濱事業(yè)所 核設備裝置部 高見(jiàn)先生

――重離子束癌癥治療法是目前世界上最先進(jìn)的癌癥治療方法。它采用重離子束，通過(guò)將加速的重離子束流照射到患者的病灶進(jìn)行治療。為了照射重離子并控制它的軌跡，重離子束癌癥治療法需要高磁場(chǎng)。

住吉先生：過(guò)去，我們無(wú)法控制重粒子束的軌跡。當照射病灶時(shí)，我們會(huì )傾斜患者的身體?？紤]到癌癥患者的身體負擔，我們需要設計出無(wú)需傾斜病人的技術(shù)。于是，我們研發(fā)出了在“旋轉機架”內使用的超導磁體。這是一項重大突破，旋轉機架可以360°旋轉，無(wú)需傾斜病人。

重離子束癌癥治療儀 旋轉機架
（合作：量研/放醫研）

高見(jiàn)先生：旋轉機架需要各種技術(shù)，其中之一就是高速變換磁場(chǎng)的技術(shù)。為了讓每一位患者的病灶都能準確地接受重離子束的照射，我們需要根據患病的位置改變磁場(chǎng)并控制照射軌跡。但普通的超導磁體，不能迅速地改變電流方向，且升溫快。我們通過(guò)研發(fā)可高速改變磁場(chǎng)的技術(shù)成功實(shí)現了機架的旋轉，從而縮短了患者的治療時(shí)間。研發(fā)出好的產(chǎn)品，應用于實(shí)際，普羅大眾也能受益，這讓身為研發(fā)人員的我感到無(wú)比的自豪。

住吉先生：在與大學(xué)和研究機構合作，研究最先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，我們還要活用所掌握的技術(shù)，生產(chǎn)出更好的產(chǎn)品。通過(guò)這樣的良性循環(huán)，先進(jìn)的技術(shù)得以傳承下來(lái)。這，也是我們的使命。

高見(jiàn)先生：批量生產(chǎn)的產(chǎn)品不但要價(jià)格便宜，而且要質(zhì)量好。因此，我們需要一如既往地研發(fā)出最先進(jìn)的技術(shù)，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。目前超導技術(shù)已經(jīng)應用于我們的生活，如醫療保健和磁懸浮。 在這個(gè)時(shí)代，我們必須準確地了解最終用戶(hù)的需求，并在設計和研發(fā)階段就考慮到這些需求。

――除上面介紹的高速變換磁場(chǎng)技術(shù)外，高見(jiàn)先生參與的重離子輻射癌癥治療設備的研發(fā)工作還搭載了其他高新技術(shù)。后續故事請見(jiàn)東芝匠心官網(wǎng)。