Сверхпроводящий квантовый магнитометр

Сверхпроводящий квантовый магнитометр

Реферат

 

СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ КВАНТОВЫЙ МАГНИТОМЕТР, содержащий держатель образца, механизм для перемещения образца, криостат, заполненный хладагентом, антидьюар, соосно расположенные соленоид, сверхпроводящую трубку, нагреватель и приемную катушку трансформатора потока, сигнальная катушка которого индуктивно связана со сверхпроводящим квантовым интерференционным дачтиком, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени измерения и снижения расхода хладагента, в него дополнительно введены N соосных, последовательно соедиенных приемных катушек, сигнальная катушка выполнена с индуктивностью, равной суммарной индуктивности приемных катушек, а соленоид и сверхпроводящая трубка выполнена в виде полых усеченных конусов.

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для исследования магнитных свойств вещества. Цель предлагаемого изобретения сокращение времени измерений и снижение расхода хладагента. Поставленная цель достигается за счет однократного "замораживания" магнитного поля, неоднородного вдоль направления перемещения образца, для чего дополнительно введены N соосных последовательно соединенных приемных катушек, сигнальная катушка выполнена с индуктивностью, равной суммарной индуктивности приемных катушек, а сверхпроводящая трубка и соленоид выполнены в виде полых усеченных конусов. На фиг.1, а приведена схема сверхпроводящего квантового магнитометра; на фиг.1, б форма сигнала магнитометра. Магнитометр собран в криостате 1, который заполнен хладагентом 2, содержит сверхпроводящий квантовый интерференционный датчик (СКВИД) 3, индуктивно связанный посредством сигнальной катушки 4, с трансформатором потока 5, приемные катушки 6 которого, включенные последовательно, расположены соосно с антидьюаром 7, в котором находится на держателе 8 образец 9. Причем для оптимальной передачи сигнала от приемных катушек 6 к СКВИДУ 3 необходимо, чтобы индуктивность сигнальной катушки 4 была равна суммарной индуктивности приемных катушек 6. Неоднородное магнитное поле создается сверхпроводящей трубкой 10 и соленоидом 11, которые выполнены в виде полых усеченных конусов. На трубке 10 закреплен нагреватель 12. Выход СКВИДа 3 является выходом устройства. Перемещение держателя 8 с образцом 9 вдоль оси сверхпроводящей трубки 10 осуществляется механизмом 13. Магнитометр работает следующим образом. В соленоиде 11 устанавливается необходимый намагничивающий ток. Нагревателем 12 в сверхпроводящей трубке 10 разрушается сверхпроводимость и поле проникает внутрь трубки. Затем нагреватель выключается и в трубке замораживается неоднородное поле. Образец 9 с помощью механизма 13 перемещается из положения ниже нижней приемной катушки трансформатора потока 5 в положение выше верхней приемной катушки. При этом в приемных катушках 6 будет наводиться сигнал, показанный на фиг.1 б, амплитуда которого пропорциональна намагниченности образца. Сигнал с трансформатора потока 5 преобразуется СКВИДом 3 и поступает на выход магнитометра. Определение зависимости намагниченности при изменении поля производится следующим образом. Перед проведением измерений производится калибровка магнитометра. После установки необходимого тока в соленоиде и замораживания в трубке неоднородного поля производится изменение значений поля В₁-В₆, например датчиком Холла, в плоскости каждой приемной катушки трансформатора потока. При прохождении образца через плоскости катушек, в которых известны значения намагничивающих полей В₁-В₆, сигнал магнитометра проходит через максимумы С, D, E, F, G, K, которые соответствуют намагниченностям образца М₁-М₆ в этих полях. По полученным точках С, D, E, F, G, K определяется зависимость намагниченности от магнитного поля. Таким образом в отличие от известных, в предлагаемом магнитометре при однократном "замораживании" магнитного поля в сверхпроводящей конической трубке получают сразу несколько точек, по которым определяется зависимость намагниченности от магнитного поля. При этом значительно меньше расходуется дорогостоящего хладоагента из-за отсутствия необходимости включения нагревателя для смены намагничивающих полей и значительно сокращается время измерений. Кроме того, с помощью предлагаемого магнитометра можно проводить измерения в автоматическом режиме.

Формула изобретения

СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ КВАНТОВЫЙ МАГНИТОМЕТР, содержащий держатель образца, механизм для перемещения образца, криостат, заполненный хладагентом, антидьюар, соосно расположенные соленоид, сверхпроводящую трубку, нагреватель и приемную катушку трансформатора потока, сигнальная катушка которого индуктивно связана со сверхпроводящим квантовым интерференционным дачтиком, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени измерения и снижения расхода хладагента, в него дополнительно введены N соосных, последовательно соедиенных приемных катушек, сигнальная катушка выполнена с индуктивностью, равной суммарной индуктивности приемных катушек, а соленоид и сверхпроводящая трубка выполнена в виде полых усеченных конусов.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000