Сверхпроводящие экраны

Принцип действия сверхпроводящего экрана можно пояснить на примере кольца из сверхпроводящего материала, охлажденного ниже критической температуры в отсутствие магнитного поля. Если вдоль оси кольца приложить однородное магнитное поле, то возникнет сверхпроводящий ток. Создаваемое им магнитное поле неоднородно и компенсирует внешнее поле так, что потоки этих полей через площадь кольца будут в точности равны. [c.168]

Способность сверхпроводящего экрана, в котором произошел переход в сверхпроводящее состояние, захватывать магнитное поле иногда используют для проведения измерений при фиксированных значениях поля. Нужно отметить, что эффект Мейснера, на котором основано применение сверхпроводников для магнитного экранирования, т.е. выталкивание магнитного потока из сверхпроводника, составляет всего 10-20% для свинца и ниобия обычной чистоты (99,9-99,99%). Поскольку объем сверхпроводящего материала экрана очень мал по сравнению с объемом экранируемой полости, то изменение поля при его захвате может составлять менее 1%. После того как экран перешел в сверхпроводящее состояние, все другие способы поддержания и регулировки магнитного поля, такие как использование ферромагнитных экранов, катушек Гельмгольца или соленоидов, становятся излишними, а захваченное поле будет оставаться постоянным до тех пор, пока [c.169]

Рис. 4.16. Устройство сквид-систем различной геометрии. /1-система с вертикальным рабочим каналом диаметром 3 мм, Я-система с вертикальным рабочим каналом и подогревом сверхпроводящего экрана, В-система с горизонтальным сквозным рабочим каналом.

Третий тип конструкции применяется в магнитометре с горизонтальным рабочим каналом (рис. 4.16, Д). Эта система также позволяет отдельно отогревать экран. Кроме того, здесь очень эффективно используется испаряющийся гелий и можно применять дополнительный рефрижератор для уменьщения расхода гелия. Главными достоинствами конструкции являются 1) близость сверхпроводящего экрана ко входам в рабочий канал 2) малые потери гелия в горловине 3) простота сквозного канала и отсутствие затруднений при введении в него образца 4) повышенная термостабильность сверхпроводящих компонентов системы, благодаря чему уменьшается шум. Диаметр горизонтального открытого с обоих концов рабочего канала равен 6,4 см. [c.189]

Ослабление внешнего поля тем больше, чем оно ниже. Для земного поля К составляет несколько сотен, а для вдесятеро меньшего возрастает на порядок. С уменьшением остаточного поля улучшается и его однородность. Отсюда следует необходимость предварительного ослабления внешнего поля какими-либо сравнительно простыми средствами (катушки с током, ферромагнитные экраны), чтобы повысить эффективность действия сверхпроводящего экрана. Очевидным развитием этого метода будет применение многослойных сверхпроводящих экранов. Медленным последовательным охлаждением трех вложенных друг в друга свинцовых экранов харьковские физики смогли получить остаточное поле с индукцией меньше 0,3 пТл. Поле 0,1 нТл можно было создать даже в теплом объеме диаметром 50 мм и высотой 120 мм. Вопрос о том, можно ли изготовить столь бездефектный экран размером порядка (2,5 м) и провести направленный медленный процесс его охлаждения, пока остается открытым. [c.73]

Было измерено проникновение магнитного поля внутрь сверхпроводящего экрана в виде цилиндра [108]. Продольная компонента поля убывает с продвижением по оси цилиндра от его края (z = 0) по закону [c.73]

Для магнитных исследований мозга перспективно использование узкоспециального сверхпроводящего экрана меньшего размера в форме шлема. Уменьшенный прототип его уже испытывался [115]. Приемная петля сквид-магнитометра находится в узком пространстве между поверхностью головы и экраном - такая схема резко улучшает чувствительность к близким источникам поля (в коре мозга) и, наоборот, ослабляет влияние удаленных посторонних источников. В шлем можно разместить несколько магнитометров для многоточечной съемки. Правда, сравнительно неглубокий шлем, одеваемый на голову, не слишком эффективен для защиты от внешних помех в сравнении с замкнутым экраном или обычно используемыми экранами в виде длинной трубы. Возможность практической реализации такого шлема еще требует проверки. [c.75]

Некоторые усовершенствования в описанную схему устройства магнитометра для геофизических измерений были внесены фирмой Super ondu ting Te hnology In . (pij . 4.16, Б). Они заключались в размещении сверхпроводящего экрана и датчиков в объеме, заполненном теплообменным газом (Не при давлении несколько микрометров ртутного столба), что позволяет контролировать тепловую связь между резервуаром с жидким гелием и измерительным блоком магнитометра и, в частности, нагревать экран выше критической температуры, не вынимая [c.188]

Обратим внимание, что внутри ферромагнитного экрана поперечная компонента поля убывает быстрее, чем продолы1ая. В рассмотренном ниже случае сверхпроводящего экрана, наоборот, продольная компонента убывает быстрее. Это отражает различие в физических принципах, лежащих в основе эффекта магнитного экранирования в том и другом случае. [c.70]

Хорошую изоляцию от магнитных помех дают сверхпроводящие экраны, однако создание таких экранов с большим теплым объемом — сложная техническая задача. Самый крупный из известных нам сейчас [107] представляет собой цилиндр с внутренним диаметром 40 см и длиной около двух метров. Окружающий этот теплый объем дьюар содержит слой свинца толщиной 0,25 мм и расходует 6 л жидкого гелия в день. К сожалению, тонкий слой сверхпроводника, охлажденный ниже температуры перехода во внешнем магнитном поле, содержит области нормальной фазы с вмороженным магнитным потоком. Это происходит потому, что эффект Мейсснера (выталкивание магнитного поля из сверхпроводника) оказывается неполным из-за большого размагничивающего фактора для слоя. Захваченное экраном постоянное магнитное поле неоднородно и потому порождает те же вибрационные проблемы, что и для ферромагнитных экранов. В работе [107] они преодолевались тем, что экран переводился в сверхпроводящее состояние в ферромагнитноэкранированной комнате в поле около 0,1 нТл ). Криогенные трудности при создании сверхпроводящего экрана с линейными размерами около 2 м, необходимого для биомагнитографии человека, преодолимы, но здесь главная проблема — избавиться от вмороженного неоднородного поля, а пути ее негромоздкого решения не очень ясны. Сверхпроводящие экраны малых размеров широко используются в эксперименте. Вмороженное в них поле уменьшают тем, что охлаждение проводят в объеме, защищенном наружным ферромагнитным экраном, но такой путь для сверхпроводящего экрана большого размера эквивалентен строительству еще большей ферромагнитноэкранированной комнаты. [c.72]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология