Способ экранирования магнитного поля в ограниченной области

(51) 4 СССРРЫТИЙ ОМИТЕ ИЙ ИО( ОСУДАРСТВЕННЫИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТ ОПИСАН ОБРЕ Я С.И,)х поков,ка.нститут110-116 .И. фЬ маг- оатомпредел из соотноше и (1+кТ Я ВАНИЯ МАГОБЛАСТИосится ки и прибопользован ИТНОГ где ток НСЗ ого поую паруНСЗ 3 ла ст о данн дл К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Шеремет В.И., БондаренкПолучение сверхслабых магнитлей с помощью сверхпроводниКриогенная и вакуумная техниВып. 2, Физико-технический инизких температур, 1972, с.Бондаренко С.И. Шеремет ВПрименение сверхпроводимостинитных измерениях. Л.: Энергиздат, 1982, с. 81-82, 91, 1(54) СПОСОБ ЭКРАНИ ПОЛЯ В ОГРАНИЧЕННО (57) Изобретение о,измерительной техн ения и может быть экранирования приборов от внешнегомагнитного поля. Цель изобретения -повышение эффективности экранирования за счет снижения влияния дефектов структуры и неподвижных несверхпроводящих зон (НСЗ) в экранирующейоболочке. В оболочке 2 попарно определяют площади неподвижных НСЗ 1 ичисло квантов магнитного потока,проходящего через них. Затем в оболочке 2 создают подвижную НСЗ и перемещают ее от одной НСЗ 1 даннойпары до другой Н раз. Затем площадьНСЗ 3 уменьшают до нуля. Число Н п - число квантов магии а, проходящего через дан1; К " отношение площад к площади наибольшей из НСЗ пары. 3 ил.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 НСЗ, 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 И раз, Затем площадь НСЗ 3 уменьшают до нуля. Число Б определяют как1 п иБ)1 и,1+К)где и - число квантов магнитного потока, проходящего через данную пару НСЗ 1;К - 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 НСЗ 1 поток складывается с потоком в неподвижной НСЗ 1, вновь перераспределяется между подвижной и неподвижной зонами. При каждом очередном касании НСЗ 3 и НСЗ 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 диссипацияэнергии магнитного поля, при увеличении - яишь перераспределение замороженных неподвижных НСЗ 1 магнитных потоков.Для пояснения процесса уничтожениязамороженных на оболочке 2 магнитныхпотоков рассмотрим замкнутую сверхпроводящую оболочку 2 лишь с двумя 10 неподвижными НСЗ 1. Допустим, чтоостальная поверхность оболочки 2идеальная и весь замороженный потоксосредоточен на двух неподвижныхНСЗ 1 (фиг, 1) . Для удобства сузим 15 класс произвольных замкнутых оболочек до цилиндрической оболочки соткрытыми концами, играющими рольдвух неподвижных НСЗ 1 (фиг. 2). Ес- .. ли площадь отверстия цилиндра Б, 20 а площадь подвижной НСЗ 3 - Я, топри касании подвижной НСЗ .3 краяцилиндрической поверхности оболочки2 замороженный в ней магнитный потокперераспределяется и индукция магнит ного потока уменьшается в - раз,11+ЕБгде 1= - . Допустим заморожен магБУнитный потокф=пР.30огде и в .целое число;ср - Квант магнитного потока(Ф=2,07 10 Вб).ТогдасР=пР =В, Б=в (Б, +Б)где В - индукция магнитного поля,захваченного в цилиндредо создания подвижной НСЗ 3;,В - индукция после перераспреОделения потока между отверстием 1 и подвижной НСЗ 3.Следов ательноБ 1В =ВВ -В Б +Б -В 1+При смещении подвижной НСЗ 3 от краяцилиндра в образовавшемся контурезахватывается (фиг. 2) потоксФ=в Б=В,Оставшийся магнитный поток, замороженный в конце цилиндра послепервого смещения подвижной НСЗ 2,равен1При приближении подвижной НСЗ 3 к второму концу цилиндра оболочки 2 (фиг. 3) плотность тока, соответствующего магнитному потоку, в умень228151 с 1: аст. Н 45 1 п и1 п(1+1) 3шающейся перемычке увеличивается, превышает критическую плотность тока, 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 маг- О нитный поток одного знака аннигилирует с точно таким же магнитным потоком противоположного знака. При этом порция энергии поля переходит в тепло и частично - в электромаг 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 величины1 1а 5 а Й )+ 1 1 +)=В Б=ВВо втором конце остается захваченным 25 магнитный поток, равныйр =В Б=ВБостЯ 1 +11 (1+) При приближении НСЗ 3 с потоком Ф., к пру цу цилиндра 30 айнйгилирует соответствующая часть потока и т.д, Выпишем последовательность остающихся после каждого цикла замороженными в цилиндре потоков Фппт. 11ф -ВП З1Р -В Бост. 1 4 (+)з=В Б1 "1 (+1)40Так как минимально возможная величина захваченного магнитного потокаравна Р , то из последнего равенства следует, что Таким образом, после 1-го смещения НСЗ 3 остается захваченным один квант магнитного потока. 50Для того, чтобы уничтожить этот последний квант магнитного потоканеобходимо лишь, чтобы площадь НСЗ 3 была не меньше площади сечения отверстия НСЗ 1 в цилиндре. Тогда 55 он также будет захвачен в НСЗ 3 и уничтожен на противоположном конце цилиндра. Для уменьшения сечения отверстийв торцах оболочки 2 можно использовать пробки или задвижки из сверх- проводника, 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 эамороженньх 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 тбком 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 площадь 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 НСЗФ 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 площади 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 (ТМП) с одним измерительным контуром при измерении индукции магнитСоставитель С. Шумилишскаяедактор Н. Швыдкая Техред В.Кадар Корректор А. ФеРенц аж 485ого комитета СССРий и открытийРаушская наб., д. 4 Подписное Заказ 2292/Ъ 2 ВНИИПИ Го по делам 113035, МТир ствен бретеЖуд сква одственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Прои 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 использованы для определения количества перемещений подвижной НСЗ 3 на заданных участках оболочки. Перемещение 1 О НСЗ 3 и изменение ее площади может осуществляться путем перемещения и изменения площади светового (теплового) пятна на оболочке 2.Использование предлагаемого спо соба уменьшения магнитного поля в ограниченной области пространства путем экранирования замкнутой сверх- проводящей оболочкой, имеющей неподвижные несверхпроводящие эоны, обусловленные дефектами оболочки, и захваченными магнитными потоками обеспечивает по сравнению с известными способами возможность создания неподвижной оболочки с относитель 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 Формула изобретения Способ экранирования магнитногополя в ограниченной области, включающий экранирование ограниченнойобласти сверхпроводящей оболочкой,о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения эффективности экранирования, определяютплощади неподвижных несверхпроводящих зон сверхпроводящей оболочкии число квантов магнитного потока,проходящего через каждую пару неподвижных несверхпроводящих зон, после чего в сверхпроводящей оболочкесоздают подвижную несверхпроводящуюзону и перемещают ее Б размежду каждыми двумя неподвижными несверхпроводящими зонами, азатем площадь подвижной несверхпроводящей эоны уменьшают до нуля,при этом число Н определяют из соотношения где и - число квантов магнитногопотока, проходящего черезданную пару неподвижных несверхпроводящих зон;К - отношение площади йодвижнойнесверхпроводящей зоны кплощади наибольшей из неподвижных несверхпроводящихзон данной пары,