摘要：通信史上最重要的创新之一发生在电报电缆的设计人员将绕在铁芯上的线圈纳入电缆之时。这个“简单”的革新慢慢发展成缠绕在钼坡莫合金（铁镍钼）磁芯上的电感器，如今这种电感器在地球和太空的电子设备中无处不在。
“非预期后果法则” 指出：“人的行为有时会产生意想不到的后果”。这个“法则”一般指没有预料到的负面后果，但它也指没有预料到的正面结果。电子电路加感线圈的发明创造就是一个很好的例子。加感线圈的问世归功于一次数学分析，这个数学分析想弄清楚为什么电报信号在远距离传输后变得模糊不清。通讯理论、电路设计和材料科学领域多年的研究和开发，推动了加感线圈的发展进程。其中一个成果便是线圈的钼坡莫合金磁粉芯 (MPP) 。如今，钼坡莫合金磁粉芯在汽车、火车、手表、手机、电脑和电子设备充电器等各类装置中起着无可替代的作用。
女王的亲身经历
第一条成功（但短命）的跨大西洋电报电缆于1858年开始运营。投入使用后不久，英国维多利亚女王用它向美国总统詹姆斯·布坎南发送了一份98个字的电报，耗时16小时。之所以需要这么长的传输时间，是因为当发报员每小时发送字数超过几个字时，电缆信号就出现了失真。
海维赛德 (Heaviside) 铺平了道路
十九世纪中后期电话问世后，要求通信电缆必须能够传输频谱，而不是电报简单的“嘀嗒嘀嗒”。这就使得传输保真度变得尤为重要。1887年，英国的电气天才Oliver Heaviside研究开发出了一种叫做 “Heaviside（海维赛德）条件” 的数学表达式。他展示了如何将电缆中的每对线以一定的间隔盘绕在一个圆形磁芯周围，来大大提高讯息经长电缆传输后的清晰度。这项创新消除了信号的延迟和失真，从而实现了更高的传输速率。加感线圈 (因线圈“加载”了电感电路而得名) 就这样诞生了!
1899年，AT&T(美国电话电报公司)工程师乔治坎贝尔（George Campbell）对自己的加感线圈数学分析进行了测试。结果证明，装有线圈的电话传输线可以传输清晰语音信号的距离是空载电话传输线的两倍。这与当时的铁包铜线技术相比，大大降低了成本。大约在同一时间，哥伦比亚大学教授迈克尔普宾 (Michael Pupin) 在坎贝尔申请专利之前获得了类似技术的专利。因此，加感线圈被称为 “Pupin线圈”，而将线圈加在传输线上也被称作 “Pupinizing”。具有讽刺意味的是，坎贝尔在专利优先权之争中失败，因为他一直等到试验完成后才提出申请。其实普宾既没有制造线圈，也没有通过试验论证他的观点，而这些坎贝尔都做到了。
从1900年 (右上角)到1927年 (左下角)的加感线圈@AT&T档案和历史中心CC BY-SA 3.0
坡莫合金电缆
当时其他人也在想办法提高传输质量。丹麦工程师Carl Emil Krarup提出了将铜电缆线与铁丝紧紧地缠绕在一起 (由此发明了 “Krarup电缆” )，以满足Heaviside条件。但是，他的设计仍然需要在长距离传输线上加装线圈。于是，AT&T(美国电话电报公司)想寻求一种比铁的导磁率更高的材料。1914年，Gustav Elmen发现了坡莫合金 —80%Ni-20%Fe的磁性合金。1915年前后，贝尔实验室的科学家Oliver E. Buckley和H.D.Arnold大大提高了缠绕式海底电缆的传输速度。
1923年该设计在百慕大进行了测试。1924年，连接纽约市和亚速尔群岛霍尔塔的第一个缠绕着坡莫合金的电报电缆开始投入使用。缠绕坡莫合金将电缆的传输速度从每分钟40个字提高到了每分钟400个字。
缠绕着坡莫合金的海底通讯电缆@SpinningSpark CC BY-SA 3.0
钼坡莫合金和钼坡莫合金磁芯(MPP)
20世纪初，加感线圈有了新应用，用于电源和滤波器中以消除电流尖峰和电路噪声。设计师马上就需要新的磁芯材料来优化线圈的特性，以满足特定的应用需求。
二十世纪四十年代，研究人员发现在坡莫合金中加入2%的钼所形成的材料，信号损失在当时是最低的。合金经过几年的发展，钼含量提高到了5%。与未改良的坡莫合金制成的线圈相比，由“钼坡莫合金磁粉”（MPP）芯制成的线圈质量更高、更小巧轻便、更能够耐受极端温度条件。MPP 为高品质磁粉芯设定了标准，该标准一直沿用至今。
钼坡莫合金磁粉具有以下几个优点：它们具有高稳定性、高电阻率，低磁滞（即当磁场变化时很容易退磁），因此可以最大限度地减少热量和能量损失。它们磁化后具有很强的抗电流波动的能力，特别是暴露于高电流的情况下。在必须于较宽的温度范围下运行且性能损失很小的高精度应用中表现出色。它们可以存储大量能量，是扼流圈（在直流电路中阻断高频交流电流）和功率电感 （在电压或电流波动的电路中保持稳定电流）的理想选择。
钼坡莫合金磁粉(MPP)可通过传统的铸锭/热轧/修磨/筛选工艺和粉末雾化工艺制成。采用高压将MPP压实制成磁粉芯，随后进行退火，涂上绝缘材料，再缠上电线，制作成线圈成品。MPP磁芯可根据具体的应用要求而制成许多不同的形状和尺寸。最常见的是环形磁芯，它们的外径从几毫米到160毫米以上不等。
MPP磁芯线圈功能多样，用途广泛，因此价格不菲。在微电子元件、电感器、电源、变压器和电子滤波器中都能看到它们的身影。它们广泛用于工业、航天航空、商业、政府和可再生能源/绿色科技等领域。
钼坡莫合金磁芯用于太空探索
装有环形磁芯的滤波器在太空探索早期发挥了重要作用，在今天亦如此。MPP磁芯代替了卫星和火箭通讯元件中重量要大得多的磁芯，减小了尺寸和重量，相应地增加了有效负载能力，大大降低了成本。MPP磁芯使一个运载工具中磁芯的总重从2.1千克降低到了0.009千克，同时提高了通讯和数据传输的保真度。早期的遥测系统装有23个滤波器及辅助设备，总重量达94千克。采用超小型和微型的类似设备（采用MPP 磁芯）将系统重量减轻了99.7%，减至315 克。
如今，MPP磁芯在整个太阳系中运行的可靠性和稳定性获得了美国宇航局（NASA）工程师们的信任，MPP磁芯已用于40多项航天任务，包括探索木星、土星和火星的任务。
Battel工程公司为 “好奇号” 火星探测器上的SAM(火星样本分析)仪器开发的275瓦功率转换器的底视图。该转换器有15个单独的功率输出，用来运行仪器的三个传感器。在图片右半部分（框中），可以看见电源所用的17个MPP磁芯中的7个 @Battel Engineering
具有超人感官的宇宙飞船！
1997年10月，美国航空航天局/欧洲航天局/意大利航天局联合发射了卡西尼-惠更斯(Cassini-Huygens) 号宇宙飞船，这是迄今为止最雄心勃勃的外太空任务之一。该探测器历时六年飞行超过16亿公里对土星进行探测研究。其一系列仪器功能十分强大，持续向地球上的科学家发送准确的科学数据和详尽的图像资料。以下是卡西尼太空船仪器的两个示例。
卡西尼-惠更斯号宇宙飞船飞过土星时的透视图@ NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
复合红外光谱仪（CIRS）在任务中起着主要的数据收集作用。CIRS测量土星红外能量、热结构和组成的复杂电子仪器中采用了MPP磁芯。CIRS对土星的卫星和土星环也执行了同样的任务。
装有MPP磁芯的组件也有助于为NASA的离子和中性粒子质谱仪（INMS）提供动力。INMS可检测它经过的天体大气中中性和电离气体成分的密度和组成。建造它是为了研究土星的卫星土卫六的大气组成和结构，土卫六大气与土星磁层等离子体的相互作用，以及土星环和冰卫星的中性和等离子体环境。它已经发回了关于土卫六和冰卫星土卫二的开创性信息。科学家们希望INMS能够检测出土卫二羽流中（其中90%是水蒸气）存在的氢分子。
美国国家航空航天局/欧洲航天局/意大利航天局的科学家们对卡西尼传回的宝贵数据进行分析。数据量太大，需要很多年来完成分析工作。如果能够识别出氢分子和其他复合有机分子，可能意味着邻近的星球上存在着生命。
卡西尼-惠更斯号宇宙飞船于2012年8月29日拍摄的这张照片显示，土星的一颗卫星土卫六，与土星环成一条直线，在土星上投下阴影@NASA/JPL-Caltech/SSI
一项旨在提高电报和电话电缆传输质量的发现，却帮助人类到达了太阳系的遥远角落，它体现了一代又一代工程师和科技工作者的创造力和坚韧毅力。钼坡莫合金磁芯线圈具有独特和多样化的性能，帮助成就了这一伟大进程。钼坡莫合金磁芯已经以多种方式影响了我们在地球上的生活，并且可能帮助我们发现其他星球上的生命。
