Магнитные поля в составных магнитных экранах Игумнов В.Н., Большаков А.П. МарГТУ, кафедра КиПР

1. Применение магнитных экранов Исследования (физика, геология, биомагнетизм, космические исследования, атомная энергетика, материаловедение) Томографы Датчики магнитного поля на основе СКВИДов

2. Основные проблемы, связанные с используемыми в настоящее время сверхпроводящими экранами Дороговизна Сложность изготовления сверхпроводящих экранов больших объемов Возникновение термоупругих напряжений и риск разрушения экрана при охлаждении или нагревании Сложность ремонта в случае повреждения экрана

Экранирование больших объемов Простота изготовления Повышение эффективности экранирования Ремонтопригодность Меньший риск термоупругих напряжений Универсальность 3. Преимущества составных сверхпроводящих экранов

4. Цель исследований Цель исследований - разработка составных сверхпроводящих экранов, обеспечивающих более эффективное экранирование, чем известные в настоящее время экраны

5. Измерения 1 d ~ мкм (кольца расположены вплотную друг к другу, ширина щели равна шероховатости) Проведены измерения распределения магнитного поля внутри экрана из ферромагнитных колец

6. Измерения 2 Ширина щели d=1 мм Ширина щели d=2 мм

7. Модель Коэффициент экранирования связан с эффективностью экранирования соотношением К э =1/Э

8. Составной комбинированный магнитный экран состоит из фрагментов- колец, изготовленных из ферромагнитного материала и покрытых вначале изолирующим, а затем ВТСП слоем так, что ферромагнитные кольца с ВТСП покрытием соединяются между собой при сборке, образуя магнитную и сверхпроводящую оболочки

9. Составной магнитный сверхпроводниковый экран Экран состоит из сверхпроводящих шайб, собранных в цилиндр. Шайбы разделены зазорами, размер которых определяется исходя из требуемых параметров экранирования

10. Планирование 1 Предполагается изготавливать детали для составных сверхпроводящих экранов, измерять их критическую температуру и критический ток, из деталей с наилучшими параметрами собрать составной сверхпроводящий экран. Определить распределение магнитного поля внутри составного сверхпроводящего экрана. Построить модель проникновения магнитного поля внутрь составного сверхпроводящего экрана и сравнить с экспериментальными данными.

11. Планирование 2 Планируются эксперименты с определением зависимости проникновения магнитного поля в экран от ширины щели, а также определение эффективности экранирования при использовании экрана с переменным шагом между кольцами, в частности, с меньшей шириной щели по краям и с большей в центре. Предполагается, что эффективность подобного экрана окажется выше, чем экрана с таким же числом колец, но с постоянным шагом. Также планируется сделать составной экран, фрагментами которого будут являются пластинки, покрытые тонкой пленкой (полученной напылением) или толстой пленкой (полученной намазыванием) ВТСП материала

12. Оборудование для исследований В лаборатории имеются: Датчики Холла, вольтметры Стенд для измерения распределения магнитного поля по одной координате Автоматизированный стенд для исследования параметров сверхпроводников Для продолжения исследования требуются: Сосуд Дьюара, жидкий азот ВТСП-материалы (Y-123 или Bi-2212) Пресс-форма для колец и мишени из ВТСП Также желательны: Усилитель напряжения либо вольтметр, измеряющий напряжение в диапазоне менее 0,1 мВ (в настоящее время измерения ведутся на пределе чувствительности имеющегося вольтметра) Электромагнит для создания более сильного, и однородного магнитного поля, а также для обеспечения возможности исследования проникновения в экран переменного магнитного поля

13. Вывод Достоинствами разрабатываемых экранов являются относительная дешевизна производства, простота изготовления, повышение эффективности экранирования. Разрабатываемая модель может быть использована для определения эффективности и выбора оптимальных конструкций экранов.