ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гелиевые дьюары из "Сверхчувствительная магнитометрия и биомагнетизм" Поиски композитных материалов, наиболее подходящих для применения в криогенике, ведутся в ряде стран [72, 73]. Перспективными наполнителями считаются стекловолокно, волокна из графита и кевлара, а также мелкодисперсная керамика (зерна 0,1 мкм). Связующими материалами для них служат эпоксидные смолы. [c.53] В настоящее время наиболее доступен стеклопластик (фибергласе), представляюшлй собой стеклоткань, пропитанную эпоксидной смолой. Дьюары из стеклопластика получили в сверхчувствительной магнитометрии широкое применение. Стеклопластик заметно легче алюминия, он не хрупок, по прочности сравним со сталью. Теплопроводность его в 40 раз ниже, чем у нержавеющей стали. Это позволяет изготавливать компактные, прочные дьюары. В силу малой теплопроводности стеклопластика дьюар хорошо держит гелий без охлаждения жидким азотом радиащюн-ного теплового экрана испаряющийся газообразный гелий достаточно охлаждает экран. Такие дьюары различного назначения объемом от 1 до 25 л производятся рядом фирм. Скорость испарения гелия около 1 л жидкости в сутки. Стеклопластик - удобный конструкционный материал с малой тепловой усадкой, хорошо сохраняющий форму. Это позволяет при значительном размере дьюара (до 1 м длины) обеспечить в его нижней, хвостовой части очень маленькое (до 7 мм) расстояние между гелиевым объемом, где находится чувствительный элемент магнитометра, и теплым днищем . Уменьшение этого расстояния - очень важная задача, так как измеряемое поле, как правило, быстро спадает с удалением от источника. [c.53] Разрабатьгоая криостат для сквид-магнитометра с объемом гелия 15 л, рассчитанным на работу в течение 30 суток, французские исследователи уделили большое внимание уменьшению газопроницаемости стеклопластика [74]. Для улучшения структуры материала полимеризация велась в вакууме, причем пластик механически уплотнялся давлением до 40 атм (4 МПа). [c.54] Безазотные стеклопластиковые дьюары с суперизоляцией удобны при длительной непрерьшной работе сквид-магнитометра (с периодической, желательно не чаще раза в неделю подливкой жидкого гелия). При этом гелиевый объем должен быть не меньше 5 л, а значит, и размер дьюара сравнительно велик. [c.54] Дальнейшее усовершенствование дьюара этого типа позволило довести время работы сквид-градиометра после заливки гелия до 48 часов. Это уже позволяет вести непрерывные измерения с периодическим (раз в сутки) подливом гелия, при сохранении мало габаритно сти прибора [63]. [c.56] Миниатюризация криогенного оборудования для сквидов представляет собой явно наметившуюся тенденцию, связанную с появлением компактных напыленных сквидов и градиометров, а также с необходимостью создания многоточечных систем, в том числе позволяющих изменять относительное пространственное расположение отдельных датчиков. [c.56] В Советском Союзе изготовлены безазотные гелиевые дьюары из стеклопластика — для биомагнитных измерений в условиях клиники [76]. Дьюар вмещает 10 л жидкого гелия. Несомненно, что измерительные приборы в дьюарах, длительно хранящих жидкий гелий, найдут применение именно в клиниках, где проводится множество однотипных измерений, а техническое обслуживание следует свести к минимуму. Перспективу в этом направлении указывают космические исследования. В космических аппаратах уже применяются дьюары, хранящие жидкий гелий в течение 10 месяцев. Естественно, они не очень большого размера [77]. В земных условиях можно воспользоваться гибридной системой, включающей дьюар с жидким гелием и небольшой рефрижератор, охлаждающий до промежуточных температур (55 и 12 К) тепловые радиационные экраны. Такая система, содержащая всего 10 л жидкого гелия, позволяет вести измерения в течение 200 дней [78]. Заметим, что внедрение жидкого гелия в клиническую практику отнюдь не за горами. Это связано еще и с появлением ЯМР-томографов, т.е. устройств, которые по поглощению телом радиоволн в магнитном поле (благодаря явлению ядерного магнитного резонанса, ЯМ ) позволяют получить трехмерную картину распределения химических веществ в теле человека. Магнитное поле в томографе создается, как правило, сверхпроводящим магнитом с большим теплым объемом — в него должен помещаться человек. На фоне потребления жидкого гелия для охлаждения магнита количество гелия, необходимое для работы сквид-магнитометрических приборов, представляется незначительньш. [c.56] Для преодоления этих трудностей применяют следующие приемы. Алюминиевое покрытие суперизоляции разбивают на участки, удаляя его вдоль линий, образующих сетку. Вблизи чувствительных петель прибора наматывают неметаллизированную суперизоляцию или же уменьшают число слоев металлизированной. Тепловые экраны, которые принимают на себя тепловой поток от внешних стенок и отводят его к верхней части дьюара, делают из полосок металла, чтобы исключить круговые токи. Такие токи в металлах с высокой электропроводностью, из которых делаются экраны (медь, алюминий), могут создать сравнительно сильные магнитные поля. Вокруг приемной катушки обычно помещают тонкостенный(0,02 - 0,1 мм) экран из бронзы или алюминия. Подобным экраном-фильтром из фольги можно окружить дьюар целиком, и это необходимо в неэкранированном помещении, где обычно сильны радиочастотные сигналы от широковещательных станций и телевидения. Такие тонкостенные экраны защищают от помех на высокой частоте, но не мешают измерениям на низкой частоте. Они должны быть легко заменяемы, так как их материал и толщину проще подобрать опытным путем — с тем чтобы заэкранировать прибор от помех высокой частоты, но не создавать дополнительных шумов из-за низкочастотных тепловых токов в экране. [c.57] Для поддержания ниобиевого сквида в сверхпроводящем состоянии необходима температура ниже 9 К, что достигается его помещением в дьюар с жидким гелием. Такой метод вполне удобен для многих применений, однако имеет существенный недостаток. Прибор оказывается привязанным к ожижительной станции и имеет ресурс работы вне ее около недели. К тому же транспортировка криогенных жидкостей связана с определенными трудностями (например, при авиаперевозках), что еще более сокращает радиус применения прибора. Как средство преодоления этого ограничения в последние годы возникла новая область криогеники — микрокриогеника для сквидов. [c.57] Вернуться к основной статье