Магнитный экран

 

О П И С А Н И Е < 9552 4

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16. 03. 81 (21) 3261107/18-21 (5 1 М Кд.З

6. 12 В 1 7/02

// Н 05 К 9/00 с присоединением заявки 11о

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 621. 317. . 44 (088. 8) Опубликовано 300882. Бюллетень М9 32

Дата опубликования описания 30.08.82. (72) Автор изобретения

В. И. Шеремет (71) Заявитель (64) млГнитный экРАн

Изобретение Относится к измерительной технике 11 ожет быть использовано для исклю"1ения в11Н.=11И:я магнит. Ого поля Эемли, при настройке и испытаниях перви- ных преоб1зазсвателей средств

5 и",мерения параметров магнитного поля.

Извсстен сверхпронОДЯщий магнит— ный акраif который с .держит cBopxffpo

ВОДЯВ1УЮ ТОНКОСТЕНН . Ю С ТОЛИ1ИНОй СТЕН— го ки на два порядка меньше иаме-.ра, цилиндри зескую оболо ку с полусферическим Дном, трубку Гелиевого сифона, раcполoжe Иную в пОлости ОбслОчки, при этом конец трубки находится на

Дне УНОмЯИУтОй обОлОчки с1) 15

Недостатком -.àêîãî экрана является большое остаточное магнитное поле, обусловленное неравномерным переходом

Оболочки в сверхпроводящее сбстояние, из-за бесдОРяДочного Охлаждеиия дна и стенок оболочки холодным испаря«лдимся га =,oîбраз ным гелием, ко гда сверхпроводя;1ие Области хаотически возникают на дне и стенках экрана и захватом, вследствие этого, внешне о мат нитнОГQ потока

Известен многослойный сверхпроводящий магнитньй экран, содержащий тонкостенные цилкндрические t t-образ— ные снерхпроводя1.1ие оболочки, коакси30 аль н11е термОизолирую1дие прОклад1(и рас11ОлО>ке нные н т B Ffåøíñ1! и в ну тре н11ей говерхности каждо;=.:-.з Обол че..:, пр,1чем на дне каждой из внутрснних термоизолируюших прокладок ны11ол11сно осевое отверстие f2).

Недоci-àòêof f такого cf. àpxëpсвс„: —..-1дего экрана является относительно е большое остаточное магнитное поле в экранированном пространстве, обусловлен1 .Ое тем, ч1О сбласть цен ip- - 11О1" части д11а; -, ерхт1оон Д1-,,-.1ей Оболоч—

FfH расположенна:1 в месте осевого отверстия во внутренней термоизолирую11ей прокладке, в котсрой происходит захват части внешнего магнитного поля при охлаждении и гереводе Оболочки в сверхпроводящее состояние, имеет значительные размеры, а также тем, что имеется большая версятностзахвата части внешнего поля в цилиндрических стенках оболочки из-за Одинакового коэффициента размагничивания для областей стенок оболочки по всей ее длине, начиная от дна и кончая открытым концом оболочки.

Цель Hçoápåòåíifif — повышение эффективности экранирования.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитном экране, содержащем

955214 как различные области дна сверхпроводящей оболочки 1 (их можно представить в виде соосных кольцеообразных областей) под разными углами ориентированы относительно внешнего поля

В« зчачение ортогональной составляющей внешнего поля В „, будет максимальным в центре дна и минимальным возле открытого конца оболочки. Это приводит к тому, что в то время как центральная часть области 16 находив- 10 ся еще в нормальном (не сверхпроводящем) состоянии, поскольку Bpq > В (Т) (хотя и ее температура Т < T< ), первоначальный зародыш сверхпроводящей фазы возникает на некотором рассто- 15 янии от центра дна, где не только

Т < Тс но и "о < Вс(Т). Благодаря осевой симметрии распределения внешнего поля Вр и температурного поля относительно центра дна первоначально возникающая сверхпроводящая фаза будет представлять собой одну или несколько концентрически расположенных сверхпроводящих кольцеобразкых областей, разделенных 25 дру г От друга нормаль ными кольцеобразными Областями. Первоначально образовавшееся внутреннее сверхпроводящее кольцо захватывает магнитный по-.ок Ф,, равный пООизведекию площади кольца !>!< на индукцию внешне. К1 магнитнОгО ro>Ts . Ф. = Вр. S k

О 1

По мере дальнейшего охла>кдейия сверхпроводящей оболочки 1 св ерхпров одящая фаза будет расти как по направлению к центру дна, так и по направлению к открытому концу оболочки.

Вследствие закона сохранения магнитного потока в сверхпроводниках, захваченный магнитный поток Ф будет

> распространяться на весь объем полос- 40 ти Оболочки и ка всю ее длину, по мере перехода ее в сверхпроводящее сос роякие, и огределять индукцию В„ остаточного замороженного магнитного поля в ее полости . Отсюда становится 45

ОЧЕВИДНЫМ ITO ИНДУКЦИЯ ОСТ2ТОЧНОГO поля будет равна В,, = Вр 5! /5, где

Я! — пл О!:!адь поперечного сечен ия снерхпроводящей Оболочки 1. Следовательно, чем меньше площадь первона- 50 чально Образовавшегося сверхпроводящего кольца в центре дна сверхпроводящей оболочки 1, тем меньше остаточное замороженное поле В ее гьолости. Кроме того, в связи с тем, что сверхпроводящая оболочка 1 выполнена в виде полуэллипсоида вращения, для которого коэффициенты размагничивания и областей дна и с pHok(изменяются равнОме!>нО От центра дна к открытому концу, распростране;ие переднего фронта сверхпроводяшей фазы îf центра дна к открытому кы цу сверхп!>Оводящей оболочки 1

fkk,oисхоцит равномерно, без опережеыя в оОгдельных частях оболочки. 65

Благодаря этому, на дне и стенках сверхпроводящей оболочки 1 не образуются кольцеобразные замкнутые сверхпроводящие области, которые захватывают внешнее магнитное поле и, таким образом, увеличивают остаточное замороженное поле.

После перехода в сверхпроводящее состояние всей сверхпроводящей оболочки 1 жидкий гелий подается в трубку 11 гелиевого сифона и начинает

ОХЛаждатЬся Сверхпроводящая Оболочка 2, находящаяся в ослабленном поле В„ . После перехода в сверхпрово дящее состояние всей сверхпроводящей оболочки 2 подается жидкий гелий в трубку 12 гелиевого сифона и начинает охлаждаться сверхпроводящая оболочка 3. В результате происходит дальнейшее ослабление остаточного магнитного поля В до значения B 3 «В, а общее ослабление К = Вр/В > магнитного поля Земли в Области 15 оболочки 3 равно произведению коэффициентов экранирования сверхпроводящей оболочки 1 (K„ = Вр/В.>1, сверхпроводящей оболочки 2 (K> = В.>/В ) и свЕрхпрОводящей оболочки 3 (K p = Bg!B-), т.е..

К = K K K .Для дальнейшего ослабления поля может использоваться четвертая, пятая и т.д. сверхпроводящие оболочки с термонзолирующими прокладками аналогичной конфигурации. Количество сверхпроводящих оболочек в магнитном экране устанавливается исходя из необходимогo çíà÷åíèÿ остаточного магнитного поля.

Таким образом, предлагаемый сверхпроводящий магнитный экран позволяе" повысить эффективность экранирсвания на два-три порядка, благодаря чем; существенно повысится точность измерений в области or åðõñëàáûõ магкиrных полей и расширится диапа:Он измерений.

Формула изобретени>-.

Магнитный экран, содержащий ..с-вер:-: проводящих оболочек с коаксиальными термоизолирующими прокладками, k:2спо— ложекными на внешней и внутренней поверхностях каждой из оболочек, трубки гелиевых сифонов, расположенные в полости каждой из оболочек, на дне каждой из внутренних тер;.oизолирующих прокладок выполнено осевое отверстие, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности экранирования, сверхпроводящие о5о лочки и термоv. золирующие прокладки выполнены в виде полуэллипco>:äà Bðàщения, оси которого удовлетворяют

СЛЕДУЮЩЕМУ COOTНОШОНИЮ: а,. b

> 3; -! !О, 955214 где а - длина большой полуоси, b - длина малой полуоси;

d — - диаметр осевого отверстия.

Составитель Ф, Тарнопольская едактор Н, Рришанова Текред М.ььадь Корректор М. Демчик ,„й, 6449/61 Тиюаж 606 Подписное

БНИь!ЛЛ Государственного комитета СССР

tlQ делам иэобретеньтй и открытий

113035,, ь!осква,. 7.-35, Рауыская наб., д. 4/5. с ка!

>ил и ..;! ПГГП Петен т ", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятие во внимание при экспертиэв

1. Hildebrandt А. F. Shielding

with Superconductors in small magnetic

fields. †"Revue de Physique Applique".

1970, v 5, рр. 49-52 °

2. Авторское свидетельство СССР

9 736797, кл ° G 12 В 17/02, 1978.