“希格斯粒子”，這個(gè)2013年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)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(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，人們都無(wú)法探測(cè)到它的存在。直到2012年，在東芝超導(dǎo)技術(shù)的幫助下，它才真正被發(fā)現(xiàn)。

所謂“超導(dǎo)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(zhuǎn)化為超導(dǎo)狀態(tài)的物質(zhì)被稱為“超導(dǎo)體”。當(dāng)強(qiáng)大電流通過(guò)作為線圈的超導(dǎo)磁體時(shí)，會(huì)催生無(wú)法比擬的超強(qiáng)磁場(chǎng)。目前，此類超導(dǎo)磁體已廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)、MRI醫(yī)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(qǐng)到了有著“日本超導(dǎo)技術(shù)曙光”之稱的資深工程師住吉幸博先生，以及超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域最前沿的中堅(jiān)力量高見(jiàn)正平先生，與我們一起來(lái)揭開超導(dǎo)技術(shù)的神秘面紗。

超導(dǎo)技術(shù)的曙光

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

住吉先生：自1970年代起，我們開始嘗試將超導(dǎo)物質(zhì)用作磁鐵。1981年我進(jìn)入公司，開始主持日本超導(dǎo)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(dǎo)磁體。如何形成高磁場(chǎng)是當(dāng)時(shí)最主要的研究課題。盡管超導(dǎo)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(dǎo)狀態(tài)。此外，如何在大范圍內(nèi)形成相同強(qiáng)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(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，共同研發(fā)出了12特斯拉超導(dǎo)磁體。特斯拉即測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度的單位，12特斯拉是當(dāng)時(shí)世界公認(rèn)的最強(qiáng)磁體。日本東北大學(xué)金屬材料研究所將這種最強(qiáng)磁體與普通磁體結(jié)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(qiáng)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(jí)混合磁鐵

住吉先生：東芝的超導(dǎo)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(jí)專家，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?yàn)檫@樣的不懈努力，超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域得以發(fā)展起來(lái)。在1985年左右，我開始參與研發(fā)應(yīng)用于MRI醫(yī)療器械的超導(dǎo)磁體。與采用X射線的CT不同，MRI是采用磁場(chǎng)捕獲身體的斷層圖像的。更強(qiáng)的磁場(chǎng)能更有效支持高分辨率的圖像診斷，因此我們開始研究超導(dǎo)磁體在MRI中的應(yīng)用。

東芝能源系統(tǒng)株式會(huì)社
京濱事業(yè)所 核設(shè)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，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(dǎo)磁體對(duì)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(dāng)我們剛著手研發(fā)時(shí)，只有日本東北大學(xué)12特斯拉為代表的存儲(chǔ)設(shè)備可參考。所以，我們不得不嘗試徹底轉(zhuǎn)換思路。

從遺憾到傳承——超導(dǎo)技術(shù)人員的精神

住吉先生：醫(yī)療設(shè)備制造商是我們的直接客戶。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(xiàn)在回想起來(lái)，當(dāng)時(shí)的我們太過(guò)于專注提高磁場(chǎng)精度、制造良好超導(dǎo)磁體等方面，并未意識(shí)到“C”這個(gè)最終用戶。其實(shí)，我們更應(yīng)該從用戶的角度出發(fā)，來(lái)進(jìn)行考慮和設(shè)計(jì)。

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

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

當(dāng)時(shí)研發(fā)的用于MRI的超導(dǎo)磁體
（轉(zhuǎn)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(xiàng)目是用于重離子束癌癥治療設(shè)備的超導(dǎo)磁體的研發(fā)。這項(xiàng)技術(shù)之所以能得到突破性發(fā)展，正是由于我們?cè)谘邪l(fā)和設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到了最終用戶的需求

東芝能源系統(tǒng)株式會(huì)社
京濱事業(yè)所 核設(shè)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(dāng)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(fù)擔(dān)，我們需要設(shè)計(jì)出無(wú)需傾斜病人的技術(shù)。于是，我們研發(fā)出了在“旋轉(zhuǎn)機(jī)架”內(nèi)使用的超導(dǎo)磁體。這是一項(xiàng)重大突破，旋轉(zhuǎn)機(jī)架可以360°旋轉(zhuǎn)，無(wú)需傾斜病人。

重離子束癌癥治療儀 旋轉(zhuǎn)機(jī)架
（合作：量研/放醫(yī)研）

高見(jiàn)先生：旋轉(zhuǎn)機(jī)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(zhǔn)確地接受重離子束的照射，我們需要根據(jù)患病的位置改變磁場(chǎng)并控制照射軌跡。但普通的超導(dǎo)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(xiàn)了機(jī)架的旋轉(zhuǎn)，從而縮短了患者的治療時(shí)間。研發(fā)出好的產(chǎn)品，應(yīng)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(jī)構(gòu)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(dǎo)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于我們的生活，如醫(yī)療保健和磁懸浮。 在這個(gè)時(shí)代，我們必須準(zhǔn)確地了解最終用戶的需求，并在設(shè)計(jì)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(shè)備的研發(fā)工作還搭載了其他高新技術(shù)。后續(xù)故事請(qǐng)見(jiàn)東芝匠心官網(wǎng)。