Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Под ред. Дж. Киршвинка. Том 1 (1989) (1095847), страница 34
Текст из файла (страница 34)
В ятом случае соотношение между изменениями магкктной индукции а сквклс и приемной катушке нмссг $$кд !4С А,— хо:м!)фициент трансформации согласуюшего трансформатора. ')амстим, что в соотношение (31) входит только коэффицйси$' 1$„ио не $$$$цухтивйость и число витков согласую$цего трансформатора Такой тра$$СФОРМВТОР Можст ОбССИСЧИТЬ ХОРОШЕЕ СОГЛВСОВВ$$ИЕ Мсжду ПРИЕМ- кой ка$ушкой большой иидуктквиости и очень маленькой сигнальной яа$уШКОй, ЕСЛИ КОЗффнцнснт $$, доета.$.О«$НО ВСЛИК. Ой рвдКО $$рСВЫШВЕТ ОЖ а слелователь$$О, $$„ф + (1 — к,')'21=6,5, т,е, зффектквиость пеРслачк индукции полл в скаид уменьшается в даа раза Однако вь$И$.рыш.
даваемый лучшим согласованием„и повышение уровня зашкгы ет помех по высоким частотам заставляют мириться с этим, 2.6. Смрхпроводмщие магнитные экраны МаГНИтНЫЕ ЭКраНЫ Стаиоаятея ОЧЕНЬ ВажнОй ЧаСтьЮ рнссматрИВНЕМЫХ В этой главе магнитометров в тех случаях, когда предполагается использовать прибор на аоргис сто чувствительности, Ферромагнитные экраны ОбмчИО ОСлабляют внешнее поле не более чем в 1О раз, в то время как С помощь?о сасрхлроводяшлх экранов легко достичь уровия экранирования порядка 10э н более, причем пос?юдний ис зависит от частоты в диапазоне От долей герца до гигагерц (16~ Гц), Полностью замкнутая оболочка из сверхпроводящего материала ЗНХВатЫВаст ПОЛЕ„КОтОРОЕ ЦРОНИЗЫааст СС В МОМЕит перехОда В СВСрХПРОВОДЯЩСС СОСтОЯНИС, И ОСУижтВЛЯЕт ЭКРННИРОВаНИЕ ДО ТЕХ ПОР, ПОКа не достигнуто критическое значение поля, Если Оболочка не замкнута, то поле может проникать внутрь, однако этот краевой эф4ект можно сделать очень малым, выбрав правильную конструкцию экрана, Йринцнп действия сверхпроводящего экрана можно пояснить иа примере кольца из сверхпроводящего материала, Охлажденного ниже критической температуры н отсутствие магнитного ноля, Если вдоль Оси КОЛЬЦа ПРИЛОжктЬ ОДНОРОДНОЕ МаГНИтНОЕ ПОЛЕ, З"О ВОЗИВКНСт СВЕРХ- проводящий ток.
Создаваемое им магнитное поле иеоллоролио и КОМПЕНСИРУЕТ ВИСШЙЕЕ пдЛЕ тая, ЧТО ПОТОКИ ЭТИХ ПОЛЕЙ ЧЕРЕЗ ПдошаДЬ кольца будут в точности равны. На рнс. 4Л1 показаны распределения компонент магнитного поля вокруг саерхпронодяшей трубки в той же ситуации, которая только что описана для кольца, Поле, индуцироваинос сасрхпроводящим током, здесь значитеяьИО бОЛЕС Однородно. но возникают качественно те же ~ФФекты, В левой части сечения трубки указана разность между аксиальиыми компоиентамн внешнего и индуцированного полей, Видно, что у края Остаточное поле внутри экрана больше, чем в центральной Области. На оси г компонента остаточного иола совпадает по направлению с внешним полем, а ближе к стенке трубки направлена ему навстречу.
У краев трубки неоднородность индуцированного поля максимальна Изменение поля внутри цилиндрического экрана описывается формулами Вь? = 4ехр( — 3,юг) В,(1/31).'"„ Вь? = В,схр(- 1Л5х~г) В,(1/Зб)-"„ где В,„и В, продольная и поперечная компоненты поля в точке. яежащей на осн трубки иа расстоянии г от ее среза. В, и В,-продольная н поперечная компоненты внешнего поля„?"- внутренний радиус цилиндра. ИНПРимЕР, Па РаССтОЯНИИ 4г ПО ОСи От СРЕЗН иИЛИИДРН ПРОДОЛЬНаЯ компонента поля будет ослаблена в 31" 9,2 1ОВ раз, а попереч- 4.11. Сяефхй$?ОВОЛКЩий экряН. НяешнФ: НО??Ф нйй~МВЛВЙО еЗВЯСтРечу ося».
~,' Ч?ВВВ пищзянь? сипОВые ляняк янлупяроявниоге явля, а слеза рясп1?слсленяе т4Онйстпого ЙОД фзлпОсть Внешнего и ия лу?знрояяин4?ГО пслФЙ) Внутри зяранй. ная- в 36~ = 1,3*1О~ раз. В таКОй же степени Ослабляются и изменения Поля, Способность сверхпроводящего экрана„в котором произошел пе- РСХОД Я СВЕрх~РОВОДЯЩЕЕ СОСТОЯНИЕ. ЭалаатЫВатЬ МакинтнОЕ аОЛЕ ИНОГДа нспозьзуют для проведения измерений при фиксированных значениях поля. Нужао отметить„что эффект Мейснера, на котором основано примсиение сверхпроводников для магнитного зкранироввния, т.е. Выталкивание магнитного потока из сверхпроводника, составляет всего 10 20% для свинца в ниобия обычной чистоты (99,9-99,99%). ПОСКОЛЬКУ ОбЪЕМ СВЕРХПРОВОдящСГО Матсрнаяа ЭКраиа ОЧЕНЬ Мад ПО Сраииеиню с объемом экранируемой полости, то изменение поля при его захвате может оэставлять мспсе РА.
После того как экран перешел в сверхпроводянме состояние, все другие способы поддержания и регУХИР~?ВКИ МаГНИТНОГО ПОЛЯ, таКИЕ КаК НСПОЛЬЗОВаИИС фЕРРОМЛГНИТИЫХ экранов, катушек Гельмгольца нли соленоидов, становятся излишними, н ?ахвачеиное поде будет Оставаться посзояипым до тех цор, пока сохраняется сверхпроводимость экрана. Описанный способ магнитиог» зкраиирования позВоляет проводить очень чувствительные измерения ] обычных лабораторных условиях. ялеа а гевяяаяат с азущВиням д»имиввю ы си 3. Криогенное обе:печение Все известные в настоящее время сверхпроводящие материалы, и. которых могут бьггь изготовлены сквиды и трансформаторы потока име1от критическую температуру около 10 К'.
Со временем буду~ разработаны микрорефркжсраторы, которые избавят исследователей о~ неудобств, связанных с использованием хяалагситов. Однако в настоя. шее время для охлаждения сверхпроводящих частей сквид-магнитометр» приходится использовать жнд»»ий гелий, Из-за очень низкой теплоть испарения жидкого гелия (для испарения 1 л жидкого гелия в сутки требуется мощность всего 2$ мВт) гелиевый дыоэр должен обеспечиват~ доататОчИО эффективную тепяоизоляпн»О хл;щагента, а части прибОра помещенные в жидкий гелий, не должны выделять ели»иком мног» тепла. Необходимо минимизировать и количество тепла, поступающегс по проводам и деталям конструкций Кэ рис, 4.12 схематичсскн изображен вертикальный дьюар, обычнс используемый В сквид-системах.
Эффективность такого дьюара опре. делается подводом тепла к объему, содержащему гелий, Поток подво дямого тепл~ состоит главным образом лз двух компонент потока пг трубе, на которой висит сосуд для гелия, и потока через вакуумно» пространство, В поток по трубе Вносят вклад тепловое излучение тепловой поток по стенкам трубы н по газообразному гели»о, запол. няющему трубу, включая конвекционную теплопсредачу„а также потоз тепла ио проводам и тепловым экранам, опирающимся на ту же трубу Теплопередача через вакуумное пространство, окружающее гелневыФ объем„осуществляется как за счет излучения между слоямн термоиз»ь ляни, так и за счет прямой передачи тепла в точках соприкосновенщ слоев с разной температурой, Существенный подвод тепла можез возникать ЭВ счет наличия остаточиого газообразного Гелия В вакуум; ИОИ пространстве.
Длл уменьшения этОГО кОмпонента исяользумм спепиальную глубокую откачку крионасосом, Проблемы, связанные с дкффузией гелия в вакуумное пространство дьюара, более подробна обсуждаются ниже. Большие технические возможности заложены в использовании знв» чительиой теплоемкости газообразного гелия, испэрлющегося с по; верхности жидкого гелия, Удельная теплота нагревания газообразногя гелия От 4,2 К до комнатной температуры примерно в 75 раз при, восходит теплоту испарения (1.опя, Соте»1ау„1968„р.
284), В этом раэделе ' Иелаяио были открыть» сяерхпрояоляи»ие керамнкн с критическими тсмМ ратурамп. ярсвосхоляи»имн 100 К,-Прим. перев. Ьллн»лаемме теэлввь»е я»рени %ОХ 50 К метка нз вмаяязяреааянагэ ЛЛЭ1И С ЩХвЦ аяваин я»ат саввин 40 слоев 10 Слава $6яааа Ри' 4.12. Устройство яь»вара с вертикальным рабочим каналом и суиарн'м1й»М»сй, опнсанО несколько способов использования холодного гвзообраэного гелия для уменьшения подвода тепла к объему с жидким гелием, Ннжс мы дадим обзор технических требований и приемов, использу»»ицихся при конструировании коммерческих сквид-систем. З '». Теплопередича путем теплопроводности ~амую существенную компоненту потока тепла.
обусловленную наличном газа между стенками дьюара, можно сравнительно легко умень»цить. откачав этот объем. Очень эффективна крногеииэя Откачка с $. П, П!3Л!м!!!!!!$ $$ хйчнР~Л$ помощью какого-либо алсорбента (скажем, активированного угля). контактирующего с поверхностью, находящейся при температуре жид. кого гелия. Это $$озволяет снизить давление иа $$есколько порядков а поддерживать его на достаточно низком уров$$е даже при наличка небольших течей.
Давление между стенками дьюара при комиатноа температуре не должно превышать 10 мкм ртутного столба. Поток телла $2, обусловленный тс$$лопроводмостью, как $$ззост$$о! определяется формулой где к коэффициент тс$$лопровод$$остн, А -площадь поаерх$$ости, через КОТОРУЮ ПРОиСХОДИт тЕПЛОПЕРЕЛаЧа, 1-РЗССТОЯНИЕ МЕЖДУ ПОВЕРХНОСТЯ- ми, ограничивающими область те$$лопередачи, $зТ- разность тсмнератур этих поверхностей Коэффициент теплопроводноети А зависит от температуры таким Обра"юм, что охлаждение испэря$ощимся ГазОМ злектрк чсехих проводов, идущих к объему с жидким гелием, может существенно изменить распределение температурь$ й уменьшвт$ количество тепла, поступающего к жидкому гелию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
