91,4 Tesla

Spule erzeugt Weltrekord für Magnetfelder und steht für die Materialforschung bereit.

Je stärker ein Magnetfeld ist, umso genauer können Forscher Substanzen untersuchen, die für neuartige elektronische Bauteile oder auch für Supraleiter in Frage kommen. Nun ist es Forschern des Institut Hochfeld-Magnetlabor (HLD) am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf gelungen, eine Spule zu entwickeln, die ein Magnetfeld von 91,4 Tesla erzeugt, was den neuen Weltrekord darstellt. Der bisherige Rekord hatte bei 89 Tesla gelegen und wurden von Forschern des National High Magnetic Field Laboratory der Florida State University in Los Alamos, USA für einige Jahre gehalten.

Hohe Magnetfelder lassen sich mit einer Kupfer-Spule erzeugen, durch die ein elektrischer Strom fließt. Das Magnetfeld wirkt allerdings auch auf den elektrischen Strom zurück und drückt ihn aus der Spule heraus. Je stärker der Strom fließt, umso heftiger wirkt diese Kraft. Bei 25 Tesla würde das Kupfer bereits reißen. Bei 100 Tesla würde die Lorentzkraft im Kupfer einen Druck erzeugen, der dem 40.000-fachen Luftdruck auf Meereshöhe entspricht. Aus diesem Grund verwendeten die Forscher spezielle Kupfer-Legierungen, die sie zudem mit einem Kunststoff ummantelten, der sonst für schusssichere Westen verwendet wird und der die Legierung von außen zusammenhält.

Insgesamt sechs solcher Drähte mit Korsett wickelten die Techniker zu einer Spule, in deren Zentrum ein Hohlraum mit einem Durchmesser von 16 Millimetern bleibt. Die Spule erzeugt 50 Tesla, wenn man einen starken Stromimpuls durch den Draht jagt. Um diese Spule legten die Techniker eine zweite, die aus zwölf Lagen Kupferdraht besteht, der ebenfalls mit Kunststoff umkleidet ist. Die zweite Spule erzeugt bei einem ein Magnetfeld von 40 Tesla. Zusammen mit der der inneren Spule erreichten die Forscher den Weltrekordwert von über 90 Tesla über einen Zeitraum von wenigen Millisekunden. Der Strom dafür wird von einer Kondensatorbank bereit gestellt. Verkleidet mit einem Stahlmantel ist diese Doppelspule 55 Zentimeter hoch, hat einen Durchmesser von 32 Zentimetern und wiegt rund 200 Kilogramm.

Mit der neuen Spule werden erstmals Magnetfelder oberhalb von 85 Tesla für die Materialforschung bereit zu stellen. Da die vorhandenen fünf Räume mit ähnlichen Spulen dem Andrang der Forscher, die von der ganzen Welt angereist kommen, um ihre Materialien dort unter die Lupe zu nehmen, schon heute nicht mehr gewachsen sind, sollen bis 2014 sechs weitere dieser „Pulszellen“ entstehen.

HZDR / MH