带你走进"零磁空间"实验室

  零磁空间实验室座落于美丽的北京国家地球观象台院内,是我国建成的第一座“零磁场空间”大型磁屏蔽装置(世界第六座),填补了我国在弱磁测量和弱磁实验研究领域的一项空白。 它由中国地震局地球物理研究所联合原冶金工业部钢铁研究总院科研人员共同研制,研制过程历时八年(1981—1989),投资百万,其性能指标达到国外同类实验室的先进水平。

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北京国家地球观象台大门                                  零磁空间实验室外景

研制过程和工作原理:

  采用高纯铝铸造的正八角26面体骨架(近似于球形),包裹以两层纯铝板(电屏蔽层)和八层高磁导率的坡莫合金材料(磁屏蔽层)。利用特殊材料和特有形状实现对地磁场的“静态”屏蔽,不用通电,就能达到完全的屏蔽效果。

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“零磁空间”工作原理示意图(图片来自网络)

  磁力线“遭遇”高导磁合金(坡莫合金)时发生折射,顺着合金表面“流走”。导磁合金围成的近球状封闭空间将磁力线“拒之门外”,从而达到屏蔽地磁场,形成“零磁场”空间的效果。“零磁空间”的内部剩余磁场小于20 nT,不到正常地磁场强度的万分之五。
用途:     

1、磁力仪检测、标定和验收
  利用弱磁感应强度检定系统可对各类地磁场和弱磁测量仪器或传感器进行检测、标定和验收。检测和标定过的仪器包括地震局系统的各类地磁仪、航天部门的卫星磁强计、高温超导量子干涉仪、大地电磁测深仪、电磁波仪等。据不完全统计(2004年至今),共检测标定各类磁力仪390套,大致分为以下三类:为地震局系统检测标定各类地磁仪器125套;为航天、军工部门标定卫星磁力仪78套,大多数已搭载人造卫星上天;为大学、研究所及民营企业标定仪器187套。
2、岩石电磁实验
  在“零磁空间”开展岩石受压变形破裂实验,同时监测释放出的电磁异常信号;是地震电磁前兆研究的一部分,有助于理解震前电磁异常现象规律及其内在的物理机理。
3、人体磁场监测和医学实验

  即在“零磁场”环境中开展监测人体磁场变化,如脑磁、心磁、胃磁、经络磁场等,及与医学磁法诊疗相关的实验。合作单位有北京大学物理学院、北大医院、中科院物理所、中日友好医院、北京市第六医院、北京协和医院耳鼻喉科、301医院耳鼻喉科研究所等。合作开展的实验项目包括《心磁图仪及心磁图的研究》(利用高温超导进行人体心磁的测量)、动物(兔子)心磁实验、《针磁治疗前后生物磁变化》、声诱发脑磁反应的实验等。作为测试样本,数百位正常人和患者在“零磁空间”接受过心磁测量实验。

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北京大学研究生进行动物心磁实验,通过监测心电图和心磁图,观察手术对心脏工作状态的影响

4、生物磁学对比实验
  在“零磁空间”中对植物种子进行处理,开展无磁育种实验;分别在“零磁场”和天然磁场环境中进行动植物的培育、喂养、繁殖等实验,对比分析零磁场环境对生物发育、生活习性和遗传特征的影响。合作单位有北京大学、中科院生物物理所、农科院系统众多单位(如原子能所、江西农科院、安徽农科院作物研究所、浙江农科院水稻研究所等)、第四军医大学唐都医院、河南信阳师范学院生命科学学院等。开展的实验包括《零磁空间对中枢神经递质的影响》、《零磁空间对农作物的生物遗传效应研究》、《零磁空间无磁育种的探索与研究》(零磁场环境中麦子、玉米、水稻、豆类、花生、油菜和各种蔬菜种子的诱变实验)、《零磁场对动物冬眠的影响》等。

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经过“零磁空间”处理的小麦种子明显延迟发芽,并有抑制幼苗生长、延迟抽穗、制矮等效果

5、参观访问
  每年吸引和接待大专院校学生、中学生、国内外科技工作者、社会公众等数百人次到实验室参观访问,26年来累计接待数千人次到访。

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北京大学地球物理系师生参观                                      国际核查会议与会代表参观

  零磁空间实验室自建成至今已26年,开展了大量磁力仪检测标定、人体和生物磁学实验、以及岩石电磁实验,并吸引和接待了数千名中外人员的参观访问。零磁空间实验室运维工作出色,测试环境优越,至今运行良好,实验繁忙依旧。