Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Под ред. Дж. Киршвинка. Том 1 (1989) (1095847), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Измерял магнитный момент образца без нриложения внешнеГО магиитиОГО поля, мы ПОяучасм ОстатОчную на маги ичсииость' при наличии же внешиегО поля МОжиО ОпределиГь магпитн)чо воспрнимчиВОсть образца. С помощью сквид"градиентомст1юа были сняты магнитные кардио- и знцефалограммы„причем ллл лого нужно было зарегистрировать индукцию поля порядка нескольких фсм! Отсела 1микрОГамм)1 Устройство и приицилы работы сквндоа изложены во многих работах (например, 3ЯИсчс е1 а!., 1965; Зтпщсппап е1 а!., 1970„Мегсегеап, 1970; МаепОГ, 1970;.1озерйхоп, 1974; С1аг1се, 1974).
Прекрасные описания схвнд-магнитометров содержатся в сравнительно недавно опубликованных обзорах биомагнитных методик (например. йощап1 е[ а1., 1962; 11гпс. 1911ф, Эта Глава представляет собой практическое руководство по применению сквид-магнитомстров, Разд.
2 начинается с введения, вклю- ' М, Рой.ю, 1Зсрагпаса! си бед!ОК1Ы Вс1сасее, 13а1~чта~у оГ Са111ОГП1в„Батйа вгьвга, СЯ61оппа 93йв, И;5, Олгес. И~Г. СдщМаи,2-О Еа1егрГ1$ФК Мсниийа%еа', Г- '~~1Гопйв 94043 В гаагах Ивеяеаскай В. Л .. Ожогин В.И. Сверхчувствительная магаитометРач и бномагнетазм М.; 21вука, 1986, а Холодов КХА,„Козлов А.Н., Горбач А.М. Магнн е по $6 ч нх обье гов,-м.; Наука„1937, можно 3ип ""срнвлы но мнжнм вопросам, рассматриваемым в данной главе,— Прим. и~уев Ч. И. Пулюем а »$сщш)ч чающего историю развития сквнд-магкитомстркн и качественное опксакие работь$ сквилов. Далее следует более детальное обсуждение принципов сверх$$ровалникавой квантовой И$$тсрфсрометрии на асновс урав$$ский Лондона $$ Джозефсо$$а с пр$$чоженнем к таким практическим ВОпрОсам кйк устроЙс$'ва датчикОВ и саотВетствующей электроники Раэл, 3 посвящен криогскному абеспечени$О.
В разд, 4 приведс$$ь$ свелснйя О КО$$стр$ кцнй некоторы~ тйпав ь$аг$$йтаметрав. Прй этом Особое внимание уделено связи сквидов с внешним полем, сасрх$$ровадяшей экранировке н криогенике. Применения магкнтометров в биомагнетизме описаны в рйзд. 5. Большинство приборов, Обсуждающихся в разд.
4. работает в лаборатории гео- к палсомагнстизма Калифорнийского университета в Санта-Барбара. Онй были сконструйраваны и изготовлены фирмой 2-О Е$$$егрг$хех к се предшественницами. Теперь существуют и другие ком- МсрчЕСККЕ Пастаащккй СКВНд-МЙГ~итамстрНЧЕСКОГО ОбарудаВаННЯ; МНО- гке лаборатории ко$$с$'1эуируют его сами Мы даем ссылки на публикаций и об этих недавних разработках, 2.
Принципы действия сквидов 2.1. Сверхпроводимость и измерение магнитного поля с помо1иью сквидов Сверхпроводимость была $$ткрыта в 1911 г. Камерлннг-Ониссом вскоре после того, как ему удалось получить жидкий гелий. Он Обнаружил, что прн тем$$срйтуре, чуть большей 4 К, электрическое сопротивление ртути падает дО $$сизмеримо малОЙ Вслнч$$ны. Впослсдс$'вин явление сверхпро$юднмости набл$одалось и дзя многих друтнх металлов; два из них широко применяются в сверхпроводяо$$$Х приборах это оло$$а и ниобий 1тсмпература персхалй 7,2 и 9,2 Е соотвс$сгвен$$о). РаэрйбОТКЙ Скайдоа ПОСЛСдОваЛЙ За фуидаМЕНТЙЛЬНЫМИ теарЕТИЧЕС- кими и экспериментальными работами конца 50-х-начала 60-х голов, привелшимк к созданию теории сверхпроводимости Бардина, Купера, И)ри$1$фера (теории БКШ) (Вап1$$еп, Саорег, эс1$т1с$$ег, 1957), а затем к предсказанию (1охер1$аоп.
1962) н наблюдению 1Апдсгзап, КО$те11, 1963) туинслирования ху$$сравскнх пар. Сверхпровадящее состояние характеризуется прежде всего тем, что са$$ротивлс$$ис металла пр$$ постоянном токе равно пулю. Феноме$$олог$$ческое описание этого явления основано ка так наэываемай двухжидкосткой модели, в которой прсдполагастсл. чта ниже тсмпсратуры перехода часть электронов как бы конденсируется е сверхпроволя$цее состоянию, н при поннжеиик температуры в этом состояний Оказывается всс большая доля:н$ектронав, В сверхпровод$$ике, $$ахо~ дящсмся В постоя$$3$ам электрическом пале. ток переносится исклю~ чктсльна такими ксверхпроваля$пими» мектронами, распространяющимися в кристаллической решетке металла без рассеяния.
В персмсн$юм же поле часть энергии передастся $~обь$нным» электрОкам, и ВОЭ$$ИКаст ОтЛИЧКОЕ От НУЛЯ СОПрОтИВЛЕНИЕ, Другое явление, характернОе для сВе1эхпрОВОпящего состояния;зта ВЫТЙЛКИВЙИИЕ МЙГНКткОГО ПОТОКЙ„ИЛИ ЭффЕКТ МЕйСНЕра. О$$ СОСТОи1 в ГОМ, Чта Ка Поверхкоетн тела. кахадящСГОСЯ ВО ВНЕШНЕМ Мап$ит$$ом поле. при переходе в сверхпроводящее состояние возникают токи. магнитное пояс которых в точности компенсирует поле в объеме тела. Известно. что обычна эффект Майснера не бывает полным, поскольку часть потока все-таки эахват$ $вается внутри сверхпроводящего мс$-$лла. '$ТО обстоятельства связ~но с наличием в рсальиь$Х Металлах иеодйорадностей.
на которых и происходит закрсплспкс (апинникг») захва- чсиНОГО патока„так Чта ИМЕННО таКОЕ СОСтаякке Окаэываетея ЭнсрГЕ- тически более выгодным па сравнению с состоянием, когда поток полностью вытолкнут, Проблема зйхватьпикия потока является Одной кз самых серьезных при создании сверхЩювадя$пих ма$"нитных экранОВ. Заметим. что из-за эффекта Мейсиера при сверхпроводящем переходе происходит существенкос измснсиас магннтнОГО пОля в сверкправад пикС И ЕГО ОКРестнастн, ПО характеру поведения в магннт$$ол$ поле свсрхпроводники подразделяются иа две группы К первой группе, назь|васмой сверхправадкккамн первого рода, относятся мягкис металлы-такие как свинец, ~$ло$$о $$ ниобий, с температурами перехода.
Ис превышающими 9 К. В свсрхпроводниках первого рода наблюдается полное выталкивание пагокй в полях. меньших критического О,, которое обычно не превы$нает 1ййй Гс. К свсрхпроводникам второго рода относятся механически более твердые материалы- в асковном сплавы и раэличныс соединения. .хля них значения критических полей Выше-до 16$ Гс, а температура $$срсхода достигает 21,5 К, В этих материалах поток полностью вы$алкнвается только в том случае, если внешнее палс нс $$рсвосхолнт нижнего крнтич$жкого значения Н,$ которое составляет - 1О' Гс, При болмних полях маг$$итный поток начинает проникать внутрь образца, который.
ОднакО, продолжает сах1$йпять сверхпроводящие свОЙО$'вй„ $$окй поле нс достигнет верхнего критического значения 0,2. Здесь св$срхпроводимост$. $$счсэаст. к металл переходит в обычное с$$$,"гояние. ~ всрхправодники первого рода испальзу$отся В случаях малых значений $$оля для маг$$итиО$0 экраниравания„наприме1э В м$$г$$итамстрах„примс$$$$$ощнхся для исследования горных пород (см ниже). В случае с$$.'$ь$$ь$х магнитных полей необходимо применять свсрхпроводникк "$Х$раго рода.
Большинство скв$$дов также изготавливается нз этих ~$1$тсриалов, обычно из иагартованных инобня ил$$ сплава ниобий- $ и га$$. $'аглас$$о квантовомеханнческкм прсдстаалсниям, часть электронов в свсрхправоднике $$аходится В Определенном мйкроскоиическом состоя"$п$, которое описывается одной вол$$ааой функцией. Эта идся была 33ЕННеЕеПЕ~,' П )НЪ)е)е еп е предложен!1 Фрицем Лондоном и основывалась иа его концепций дйль- нсГО пОрядкй в пространстве импульсОВ.
ВНОслсдстВии Гинзбург и Лондон ввел)3 в тсор$$3О параметр порядка, х;1рйктср))зу)ошнй сйсрхпроводящее состояние. М$3кроскопическая теория сйсрхпроводнмогггн (Вйгдссп С!331, 1957) была создана Г!Осле то)1ь. Как удалось устй3н)вить, 1ГГО в сасрхпро- $Н)ДННЕйХ СУ$1$ССТВУ3.",! Сяйбос П1ЪНГЯЖСЦНС МСЖДУ )3СКОТОР)е)М)1 ЪЛСКТ1)О ЦВМН.
СВЯ:3Ь)ВВЮГПСС йХ й П<Ц)Ы. Без))ГОДе)РЯ ЗТОМУ ВЗВ$3МОДЕЙСТВНК) й воз)3ик1)ст сООтветствуюшсс упорядочение, ОтмеченнОС Впервые ЛОНЛО- ном, Представление о коррслнровашюм движении э33ск3 р3)133)в Позволяет просто обьяснип отсутсгвнс в свсрхиро)к)д)3нкс обычйсп.о элсктрн')сского соп1)о'ГИВАС$3ия, которое, кйк и'3всст)$о, ВОЗ13ихаст и'3-за р3)ссся$$ия )лсхтронов проводимости нй атомйх хрйсталлйческой решетки. Еслй движение Оольшой Группы элехт13Онов сОГласовано, ТО рассеяние ОЛНО$ о электрона Оудет лйп3ь сл~бо Возму)цать двйжснис !.ру)311ь) хйк целого.
)е)мснцо 1)оэтомУ Рассея!$йс:)лс)Г Г1)о!н)в пое!'Ги ис $)дйяс е' е)й ')'Ок и сйсрхпрГ)йод))икс. 831ж1$ость $)редстав,)с$3ия О хоррслнрова$3$3ом движении электронов для объяснения явления свсрхпроводимос*ти оценил еще Лондон. Однако до создания теории ВКШ нс удавачось точно Описать зто явление, поскольку нс был выявлен то) факт, что ток в снсрх- Н1Н)ВОДИИКС СОЗЕ.:ГСЯ НС 3ПЛС;$Ы)ЫМИ ЗДСКТРОНае)е$Н, а ПВРВМН ЭЛСХТРО нов, Притяжение между элехтронамк в паре возникает в результате их взй$$модействия с колебаниями кристаллической решетки.
Образно Говоря. один из электронов пары притягивается к нки)1ьйатср$3ой сгруе». оставляемой другим электро))ом при его лвиже))ии сх))озь реи)етку. Тйх))с па1ъы взйкмодейству)ощих электрОНОВ при$$ято называть купсровскнми. Важную роги. в работе скпн33-м)$33!к)ом)г)рй играет квантование ма).нитного потока в кольце из сверхпроводцика. которое было предсказано Лондоном 11о~кЬп, 1950). а наблюдалось Дивсром н Фейроэкком (Оеаъсг. 'Геа)Г1)а~й, 1961) однойрсмс)и!о с До>31)ом и Набйузром (131)11. 1Ч1$1)а3)сг. 13361), Охлажление кольца йз сверхпройоляпгсго материала во внешнем магнитном поле до темпср3)туры, ь$СНЬГпей температуры перехода, приводит вследствие эффекта Ь4С1$с)1сра к Выталкиванию )клока кз материала кол),)ь); прн этом часть потока '33)хййтыпас ! Ся й Отвсре ПЗН.
ЗВХВаЧСН3$ЫЙ ПОТОК ВСЕГдй К1ЭВТСН Ква)3т3е ПОТО' ка Фо = 62Г. Где Л = 6.624.10 ' Дж с- постояинаЯ Планка, е= = 1,602.13) '"' К)) -Заря!1 ЗЛСктроиа, Есел)3 пОтОк, СО)даваемый вне)иииМ полем в отверстки кольца, ие равен целому числу квантов потока. Го ка ПОВЕРХНОСТИ КОЛЬЦй ВОЗИйкйс) Г1)К, Исибк!)3$НМ)ецй ДЛЯ ВЫПОЛНСйия УС- лойий квантования суммарного потока в отверстии от вне)нних источников н от токов иа поверхности. Квант потока Ф„составляет 2,3)7 10-33 Вб. идн 2.07.13)' "' МКС, так Чта СООтпстстну)ощнй ГОк В кольце обычно очень мал.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
