Сверхпроводящий датчик магнитного потока
Иллюстрации
Реферат
1. СИЕРХПРОПОДЯРиЙ ЛАТЧ1 К bLAniHTHOrO ПОТОКА, содержарсий вьпюлненный из сверх11роводя1чего материала корпус, имеюг{ий два сквозных отверстия ,-соединенных прорезью, электрически замкнутой точеч-ным контактом, входную и выходную KaTyiijKH индуктивности , размещенные в отверстиях, о тличающийся тем, что, с целью повьпчения точности измерений, датчик снабжен магнитным экраном, закрываюпщм выходы отверстий под катупжи и 1фореЗи и выполненным из сверх11роводя1-1его материала. 2.Датчик но и. 1, о т л и ч а ющ и и с ятем, что В прорези но обеим сторонам точечного контакта выполнены полости, связываюи ие выходы отверстий . 3.Датчик iro п. 2, о т л и ч аю 1ц и и с я тем, что полости, связываюище выходы отверстий, выполнены в виде расширений. 4.Датчик по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что в экране вьпюлнены пазы, соединяюрще вьрсоды отверстий и примыкаю1:{ие к выходам 1форези.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„,SU„„ i 184364 А 1 щ) у G 01 К 33/02//G 01 R 33/035
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1 :Лйб, . .,-;Е!ХАЯ
Е! А
Н А STOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ зывающие выходи отверстий; на фиг.3 датчика, в экране которого выполнены
1 .пазы, соединяющие выходи отверстий и примыкающие к выходам прорези. На . с фиг. 4 упроценно. представлена конфигурация контура, ио которому в датчике протекает ток через точечный контакт. датчик состоит из корпуса 1, имеющего два сквозных отверстия 2, соединенных прорезьв 3, электрически замкнутой точечным контактом, образованным касанием двух винтов, плоского винта 4 и конусного винта 5.
Положение плоского и конусного вин— тов фиксировано контргайками 6.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 3664704/21 (22) 22.11.83 (46) 23.09.91. Пвл. Р 35 (71) Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья (72) Я.И.Гитарц (53), 62 1 ° 3 1 7 ° 44 (088 . 8) (56) Шварц Б.Б., Фокер С. Слабая сверхпроводимость. Квантовые интерферометры и их применение, !!.: Г!ир, 1900.
Патент СИА Р 3758854, кл. G 01 R 33/00, 1964. (54) (57) 1. СВГРХПРОГОДЯ! 5Ф ДАТЧШ(МАГНИТНОГО ПОТОКА, содержащий вьп олненный из сверхироводяцего материала корпус,, имеющий два сквозных отверстия,. соединенных ирорезьв, электрически замкнутой точечным контактом, входную и виходную катунки индуктивИзобретение относится к технике магнитных измерений, в частности, к геоэлектроразведке.
Целью изобретения является повьппение точности измерения магнитного потока за счет уменьшения инруктивности контура, по которому протекает ток через точечный контакт, и улучшения экранировки: от внешних помех.
На Лиг. 1 приведены разрезы в трех . взаимно перпен1!икулярнкх плоскостях датчика с экраном в виде двух крышек, закривавцих корпус с торцов; иа фиг. 2 — датчика, в прорези которого по обеим сторонам точечного контакта виполнени расширения, свя™м ности, размещенные в отверстиях, о тл и ч а в шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, датчик снабжен магнитным экраном, закрывающим выходи отверстий иод катушки и прорези и выполненным из сверхпроводяцего материала.
2. Датчик ио и. 1, о т л и ч а вц и и с я. тем, что в прорези ио обеим сторонам точечного контакта выполнены полости, связывающие выходы отверстий.
3. Датчик ио и. 2, о т л и ч аю ц и и с я тем, что полости, связывавцие выходи отверстий, нииолнеHhl в виде расширений.
Датчик о л. 1, .о т л и ч а ишийся тем, что в экране выполнены пазы, соединяющие выходы отверстий и приммкамказе к амкодам прорези. С
1184364
В сквозные отверстия 2 помещены входная и выходная катушки индуктивности 7, выводы 8 которых проходят через отверстия 9, выполненные в одном из маг-; нитных экранов 10, закрывающих выходы отверстий и прорези.
В прорези 3 целесообразно выполнить расширения 11 (фиг. 2), которые можно заменить пазами 12, выполненны- !О ми в экране (фиг. 3) . Экран 10 выполняется B виде двух крышек, закрывающих корпусов с торцов.
Конфигурация контура, по которому в датчике протекает ток через точечный 5 контакт, схематично представлена на фиг. 4, причем горизонтальные участки соответствуют отверстиями, вертикальные — расширениям в прорези. Напряженности магнитного поля в отверстиях 20 и в расширениях обозначены, соответственно, Н< и Н2. Ток I1, вызывающий магнитное ноле в отверстиях, протекает вокруг них по корпусу и замыкается через точечный контакт, а ток I2, вы- ?5 зывающий магнитное поле в расширениях, протекает по корпусу, экрану и также замыкается через точечный контакт. Сечения отверстий обозначены S, расширений — 82. Длина отрезков отверстий 30 между расширениями — 1, длина расширений
Устройство работает следующим образом.
Датчик помещают в криостат с жидким гелием для перевода в сверхпроводящее состояние. После охлаждения через Tîчечний контакт начинает протекать ток, вызванный током источника сигнала, протекающим по входной катушке. 40
При пропускании тока высокой час.тоты по выходной катушке через точечный контакт начинает протекать ток высокой частоты. Параметры точечного контакта являются функцией тока, протекающего 45 через него, благодаря чему при определенной величине высокочастотного тока высокочастотное напряжение на выходной катунке изменяется при изменении тока во входной. Эти изменения усили50 ваются усилителем и служат мерой измеряемого сигнала.
Точность измерения сигнала с помощью датчика увеличивается при уменьнении индуктивности 1, контура, замкнутого точечным контактом (1). Эту
55 индуктивность можно найти из виражения:
Рф $1 S2 (1) 1 ? S,12+ S21 л;7 где ф = 4 п 10 г/м — магнитная посто1- О янная..1. = P/I (онределение индуктивности Z, через потокосцепление
ToK I) q д = poH St =(Щ 282 (Условие равенства магнитных потоков в отверстиях и в расширениях, выполняющееся для .идеального диамагнетика, каким является сверхпроводник) и Н„
II I — Н= — I + +I2= I
1 2- 1
1 2.
Выражение для подсчета величины L1 получено при условии, что кирина прорези много меньше диаметра отверстий и расширений и что вклад в индуктивность областей стыка отверстий с расширениями невелик. Эадавиись типич-2 ными значениями: 11 = 10 и, 12 =
6 10 з и, s = s2 = 3-10 6м, получают L л 1,2 10 ю
Дпя датчика-прототипа индуктивность 1.2 контура с точечным контактом определяется по формуле: Z,2 = (1о — — при тех же значениях
1 (-2 -6
11 = 10 м, S = 3.10 и .
1. = ? 10" Г.
Таким образом, у данного датчика индуктивность контура, замкнутого точечным контактом, более чем в 1, 5 раза меньше, чем у прототипа и в соответствии с (1) точность измерений выше.
Экспериментально определенная величина эквивалентной плотности шумового потока в единицах кванта потока = 2,07 10 В б у данного датчика составила 4,5 10 Р,„/- Гц, а у датчика-прототипа при прочих равных условиях, эта величина в 1,56 раз больше (7«10" Р / - Гц), что хороно согласуется с отношением рассчитанных иидуктивностей (Z. /Z., = 1,67). Степень экранирования от внешних помех у предлагаемого датчика оказалось в 1825 раз лучше, чем у датчика-прототипа.
Таким образом, закрывая выполненным из сверхпроводящего материала экраном выходы отверстий и прорези и выполняя в прорези расширения, можно повысить точность измерения.
1184364
b-Б
1184364
Редактор Е. Гиринская еред И.Попович.
Корректор С. Шекмар, Заказ 3728 Тираж Подпис ное
ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101