课题来源为2021年-2023年广东省重点领域研发计划项目“强场高温超导磁体技术在医用加速器中的应用” （项目编号：2020B1111490003）

习近平总书记在2016年全国科技创新大会上将“高温超导”列为一项“为我国成为一个有世界影响的大国奠定了重要基础”的“基础科学突破”，以及发出“支持依托企业建设国家技术创新中心”的指示。《“十三五”材料领域科技创新专项规划》中多次强调对超导材料的支持，《中国制造2025》提出在电力装备方面，要求突破高温超导等关键元器件的制造及应用技术，形成产业化能力。发展高温超导产业有助于将我省的工业布局从高能耗、高污染、低效益的“世界工厂”型工业体系向低能耗、低污染且高效益的高科技工业结构转化。

与常规放疗相比具有明显的优势：重离子加速器攻克癌症对病灶周围健康组织损伤最小，对癌细胞杀伤效果最佳，疗程短、无痛苦，几乎没有副作用等。新近，经过中科院近物所科研与工程人员的共同努力，我国已成为全世界第四个研制成功重离子治癌装置的国家，并拥有一批具有自主创新的国内外发明专利，在甘肃兰州市和武威市各建一台示范装置，目前已经签约的装置达到4台，分布在武汉、莆田、长春、杭州等全国主要城市，一旦建成，将惠及全国各地。利用高温超导技术进一步实现重离子加速器的小型化和节能化，将有助于该技术的进一步推广和发展。

2 技术原理及性能指标

本项目成果的技术原理是，利用高温超导材料的高临界温度和高临界磁场研制高磁场超导磁体，用于医用加速器中，可显著缩小加速器的体积及占地面积，并降低功耗，从而降低加速器运行及维护成本。

本项目成果包含研制的高温超导加速器偏转磁体(指标为中心磁场达到5T)、高温超导金属绝缘线圈(指标为中心磁场达到5~7T)以及配套的高温超导多极线圈绕线机、低温多物理场材料测试系统、高温超导磁体失超检测方法；

3 技术的创造性与先进性

（1） 目前国内外针对极端多场环境下的高温超导材料与结构的基础特征表征、设计准则与绕制工艺、失超检测与保护方法研究尚极为匮乏，本研究提出的极端多场下的高温超导材料物理性能表征， 多场分析方法，工艺优化、失超检测新方法研究，是面向医用重离子治癌加速器工程中的高场、高温超导磁体设计与建造，以及我国未来自主研制大型高温超导磁体结构 的重大国家能源战略需求， 属应用基础的前沿领域。同时， 多场耦合与性能表征等问题也是目前众多交叉学科领域关注的热点和难点。

（2） 本研究充分结合传统的低温磁场、温度、应变测量技术，发展现代非接触光学 DIC 测试技术并拓展到低温-电磁极端场下，有望获得新测试方法与技术的突破，填补目前极端多场下物理量测量方法极为欠缺的空白。

（3）首次研制适用于小型同步加速器多极磁体的高温超导低损耗圆形电缆，并开展异形高温超导结构绕制工艺和制备方法研究，这是不同于传统超导线圈的绕制方法的， 是本研究的特色与创新点之一。

（4）将多场环境下高温超导磁体优化分析理论与方法、实验验证、运行环境下的应用研究多方面有机结合，实现极端多场下的多场性能表征、稳定性机制与测试新技术的深入研究， 为我国实现医用重离子治癌加速器小型化与高温超导磁体的自主设计和智能制造提供有力的支撑。 

（5）建立国内首台医用加速器高温超导磁体系统。 

4 技术的成熟度，适用范围和安全性

本项目所研制的高温超导磁体及测试技术等已经在实验室中测试并满足设计指标，验证了技术的可行性。技术就绪度等级达到7级，尚未投入真实产品的生产。适用于质子治疗加速器超导磁体，本项目成果运行安全、无风险、无污染。

5 应用情况及存在的问题

本项目成果包含的高温超导磁体已经被行业内若干公司作为背景磁场磁体使用。高温超导多极线圈绕线机已用于项目组多种线圈的绕制，所建立的磁体测试系统及所开发的失超检测技术已用于项目组其他超导磁体的测试工作中。

项目成果尚未用于真实医用加速器中，主要原因为医用加速器建设成本较高，成果的投入使用的时间与医用加速器推广进程相关，需要综合考虑需求、政策等多种因素。

6 历年获奖情况

1、2022年中国电工技术学会科技进步二等奖

2、2023年北京市技术发明二等奖

3、2023年中国科协提名“国家技术发明奖”

4、2023年“惠州市级拔尖人才”，1人次

5、2023年“中科院青促会优秀会员”， 1人