Способ экранирования магнитного поля в ограниченной области

 

Изобретение относится к области .измерительной техники и приборостроения и может быть использовано для экранирования приборов от внешнего магнитного поля. Цель изобретения - повышение эффективности экранирования за счет снижения влияния дефектов структуры и неподвижных несверхпроводящих зон (НСЗ) в экранирующей оболочке. В оболочке 2 попарно определяют площади неподвижных НСЗ 1 и число квантов магнитного потока, проходящего через них. Затем в оболочке 2 создают подвижную НСЗ и перемещают ее от одной НСЗ 1 данной пары до другой N раз. Затем площадь НСЗ 3 уменьшают до нуля. Число N определяют из соотношения N .., где п - число квантов магнитного потока , проходящего через данную пару НСЗ I; К - отношение площади НСЗ 3 к площади наибольшей из НСЗ 1 данной пары. 3 ил. с (О (Л с N9 00 ел Фиг.З

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1228151 (дц 4 С 12 В 17/02.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Ф(,1у .;, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 3, -,„ /

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Мш,..., л,, е е (54) СПОСОБ ЭКРАНИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО

ПОЛЯ В ОГРАНИЧЕННОЙ ОБЛАСТИ (57) Изобретение относится к области .измерительной техники и приборостроения и может быть использовано для (21) 3758377/24-21 (22) 25.05.84 (46) 30.04.86. Бюл. ¹ 16 (72) О.А. Жернаков (53) 621.315(088.8) (56) Шеремет В.И., Бондаренко С.И.

Получение сверхслабых магнитных полей с помощью сверхпроводников.

Криогенная и вакуумная техника.

Вып. 2, Физико-технический институт низких температур, 1972, с. 110-116.

Бондаренко С.И. Шеремет В.И.

Применение сверхпроводимостив магнитных измерениях. Л.: Энергоатомиздат, 1982, с. 81-82, 91, 132.

1 экранирования приборов от внешнего магнитного поля. Цель изобретения— повышение эффективности экранирования за счет снижения влияния дефектов структуры и неподвижных несверхпроводящих зон (HC3) в экранирующей оболочке. В оболочке 2 попарно определяют площади неподвижных НС3 1 и число квантов магнитного потока, проходящего через них. Затем в оболочке 2 создают подвижную НСЗ и перемещают ее от одной НСЗ 1 данной пары до другой Н раз. Затем площадь

НСЗ 3 уменьшают до нуля. Число N

1п и опренеляют ия соотношения N, 1п (1+К где п — число квантов магнитного потока, проходящего через данную пару

НСЗ I; К вЂ” отношение площади НСЗ 3 к площади наибольшей из НСЗ 1 данной пары. 3 ил.

1228151

Изобретение относится к измерительной технике и приборостроению и может быть использовано для экранирования приборов от внешнего магнитного поля.

Целью изобретения является повышение эффективности экранирования за счет снижения отрицательного влияния дефектов структуры и неподвижных несверхпроводящих зон (НСЗ) в экранирующей сверхпроводящей .оболочке.

На фиг. 1 изображена пара неподвижных НСЗ сверхпроводящей оболочки (стрелками изображены силовые линии магнитного поля, замороженного на

НС3, например отверстиях); на фиг.2 и 3 — схема осуществления способа с помощью подвижной НСЗ, перемещающейся по цилиндрической оболочке.

Способ осуществляют следующим образом.

После размещения оболочки 2 вокруг экранируемой области попарно определяют .площади неподвижных НСЗ 1 и число квантов магнитного потока, проходящего через них, затем в оболочке 2 создают подвижную НСЗ 3 и перемещают ее от одной НСЗ 1 данной пары до другой N раз, Затем площадь

НСЗ 3 уменьшают до нуля. Число N определяют как

1п и

Б>

1 и, 1+К) где n — число квантов магнитного потока, проходящего через данную пару НСЗ 1;

К вЂ” отношение площади подвижной

НСЗ 3 к площади наибольшей из НСЗ

1 данной пары.

При перемещении НСЗ 3 по поверхности замкнутой оболочки 2 захватывается часть потока, замороженного в неподвижной НСЗ 1, если подвижная

НСЗ 3 хотя бы касается области неподвижной НСЗ 1. Захваченная часть потока смещается по поверхности оболочки вместе с подвижной НСЗ 3.

При касании следующей неподвижной

НС3 1 поток складывается с потоком в неподвижной НСЗ 1, вновь перераспределяется между подвижной и неподвижной зонами. При каждом очередном касании НСЗ 3 и НС3 1 суммарный магнитный поток пары НСЗ 1 может либо увеличиться, либо. уменьшиться.

Зто зависит от направления замороженного поля в НОЗ 1. При уменьшении суммы потоков происходит диссипация энергии магнитного поля, при увеличении — яишь перераспределение замороженных неподвижных НСЗ 1 магнмтных потоков.

Для пояснения процесса уничтожения замороженных на оболочке 2 магнитных потоков рассмотрим замкнутую сверхпроводящую оболочку 2 лишь с двумя

10 неподвижными НСЗ l. Допустим, что остальная поверхность оболочки 2 идеальная и весь замороженный поток сосредоточен на двух неподвижных

НСЗ 1 (фиг . 1) . Для удобства сузим класс произвольных замкнутых оболочек до цилиндрической оболочки с открытыми концами, играющими роль двух неподвижных НСЗ 1 (фиг. 2). Ес- . . ли площадь отверстия цилиндра S

20 а площадь подвижной НСЗ 3 — S, то при касании подвижной НСЗ 3 края цилиндрической поверхности оболочки

2 замороженный в ней магнитный поток перераспределяется и индукция магнит25 ного потока уменьшается в — раз, 1

1+(S где 1= — . Допустим заморожен магS

У

1 нитный поток Ф-n<9.

30 о где и †.целое число; ср — квант магнитного потока (Ф=2,07.10 Вб).

Тогда

4 Р=НФ =В, Б„=В (S, +S), где „— индукция магнитного поля, захваченного в цилиндре до создания подвижной НСЗ 3;,  — индукция после перераспреО деления потока между отверстием 1 и подвижной НСЗ 3.

Следов ательно

8 в =в 1

В%2-В S,S -В,,1+(При смещении подвижной НСЗ 3 от края цилиндра в образовавшемся контуре захватывается (фиг. 2) поток с р, Ф

Оставшийся магнитный поток, замороженный в конце цилиндра после первого смещения подвижной НСЗ 2, равен

=в,я„=в, я„

При приближении подвижной НСЗ 3 к второму концу цилиндра оболочки 2 (фиг. 3) плотность тока, соответствующего магнитному потоку, в умень)228)5) сР

ОС1. N

1п и

1n(1+1) 3 шающейся перемычке увеличивается, превышает критическую плотность то-. ка, сверхпроводимость нарушается и захваченный в подвижной НСЗ 3 магнитный поток уничтожается. При этом 5 уменьшается на величину захваченного магнитного потока в подвижной НСЗ 3 величина первоначального магнитного потока через второй конец цилиндра оболочки 2. Можно сказать, что магнитный поток одного знака аннигилирует с точно таким же магнитным по-. током противоположного знака. При этом порция энергии поля переходит в тепло и частично — в электромаг- )5 нитное излучение.

Оставшийся магнитный поток вновь перераспределяется между отверстием оболочки 2 и НСЗ 3. При смещении

НСЗ 3 от второго конца цилиндра 20 захватывается часть магнитного потока меньшей величины

) 1 ааспб р > )+! < " )+g)

=В S=B

Во втором конце остается захваченным 25 магнитный поток, равный р =В S=В Я ост. > )+) " " 1 ()+ )

При приближении НСЗ 3 с потоком ср к первому концу цилиндра З0 айнйгилирует соответствующая часть потока и т.д. Выпишем последовательность остающихся после каждого цикла замороженными в цилиндре потоков Ф апт. 1

1 ),1 1 ..„- 1, 1-Л-;1Ó °

<Р ВБ ос . 1 " () + j )

=В S

1 "1 (i+ 1)N

Так как минимально возможная величи на захваченного магнитного потока равна Р, то из последнего равенства следует, что

Таким образом, после N-ro смещения НСЗ 3 остается захваченным один квант магнитного потока. 50

Для того, чтобы уничтожить этот последний квант магнитного потока ь необходимо лишь, чтобы площадь НСЗ

3 была не меньше площади сечения отверстия НСЗ 1 в цилиндре. То 55 он также будет захвачен в НСЗ 3 и уничтожен на противоположном конце цилиндра.

Для уменьшения сечения отверстий в торцах оболочки 2 можно использовать пробки или задвижки из сверхпроводника, перекрывающие отверстия в заключительной части процесса, приближая тем самым цилиндрическую оболочку 2 к замкнутой. Реальную сверхпроводящую оболочку можно. разделить на конечное число участков, имеющих пару несверхпроводящих эон . с замороженными потоками. Над каждым иэ участков можно провести указанные манипуляции, очистив их от эамороженн |х потоков, Так как площадь каждой из неподвижных НСЗ 1 уменьшается по мере захвата магнитного потока в подвижную НСЗ 3 ввиду того, что уменьшается площадь контура с циркулирующим током вокруг оставшегося захваченным потока, в заключительной части процесса возможно уменьшение площади подвижной

НСЗ 3 для повышения эффективности экранирования от проникающих полей.

Однако если для цилиндрической оболочки 2 достаточно измерить диаметр цилиндра, чтобы определить пло- щадь НСЗ 1, а количество квантов магнитного потока и легко определить, измерив индукцию магнитного поля в цилиндре с помощью любого из существующих магнйтометров, например сквид-магнитометра, то для реальной сверхпроводящей оболочки НСЗ 1 могут .быть расположены случайным образом и процесс измерения их площадей и определения количества квантов магнитного потока, проходящих через НСЗ

t связан с использованием относительно сложных технических средств. Так, для определения границ НСЗ 1 на сверхпроводящей оболочке 2 необходимо измерить .распределение градиента магнитного поля вдоль поверхности оболочки 2. Вдоль границы НСЗ 1 градиент магнитного поля максимален.

Магнитный поток, проходящий через каждую НСЗ 1 (или количество квантов потока), равен произведению пл"щади НСЗ 1 с определенными границами на индукцию магнитного поля в НСЗ, для определения которой достаточно использовать магнитометр. При использовании квантовых интерферометров или сквидов достаточно выполнить трансформаторы магнитного потока (TMII) с одним измерительным контуром при измерении индукции магнит1228151

Формула изобретения ного поля и двумя последовательно и встречно включенными контурами для измерения градиента магнитного поля.

Координаты границ НСЗ 1 и плотностей магнитного потока могут быть заложены в памяти ЭВМ и использова1п и

" ГлгГ+к1 где и - число квантов магнитного потока, проходящего через данную пару неподвижных несверхпроводящих зон;

К вЂ” отношение площади йодвижной несверхпроводящей зоны к площади наибольшей из неподвижных несверхпроводящих зон данной пары.

Фиг.1

Составитель С. Шумилишская

Редактор Н. Швыдкая Техред В.Кадар Корректор А. ФеРенц

Заказ 2292/52 Тираж 485 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ны для определения количества перемещений подвижной НСЗ 3 на заданных участках оболочки. Перемещение 10

НСЗ 3 и изменение ее площади может осуществляться путем перемещения и изменения площади светового (теплового) пятна на оболочке 2.

Использование предлагаемого спо- 15 соба уменьшения магнитного поля в ограниченной области пространства путем экранирования замкнутой сверхпроводящей оболочкой, имеющей неподвижные несверхпроводящие эоны, обусловленные дефектами оболочки, и захваченными магнитными потоками обеспечивает по сравнению с известными способами возможность создания неподвижной оболочки с относитель- 25 но толстыми стенками, что само по себе повышает эффективность экранирования; а также возможность уничтожения замороженных магнитных потоков, что наряду с замкнутостью 30 оболочки позволяет получить нулевое магнитное поле в экранируемом объеме. При использовании изобретения отпадает также надобность в предварительном ослаблении внешнего магнитного поля

Способ экранирования магнитного поля в ограниченной области, включающий экранирование ограниченной области сверхпроводящей оболочкой, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности экранирования, определяют площади неподвижных несверхпроводящих зон сверхпроводящей оболочки и число квантов магнитного потока, проходящего через каждую пару неподвижных несверхпроводящих зон, после чего в сверхпроводящей оболочке создают подвижную несверхпроводящую зону и перемещают ее N раз между каждыми двумя неподвижными несверхпроводящими зонами, а затем площадь подвижной несверхпроводящей эоны уменьшают до нуля, при этом число N определяют из соотношения