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

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

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

3 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

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

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

6 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

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

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

9 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

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

11 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.

12 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

13 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

14 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.