Сверхпроводящий магнит,работающий в режиме "замороженного потока

Сверхпроводящий магнит,работающий в режиме "замороженного потока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советснн»

Соцнаанстнне.сннх

Уеотубттнн (11) 448524 (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено28,Q2,>2 (21))ЩДЩД26 2е (51) М. Кл.

Н OIY II Î

9 OIO 27/28

Гоаудеротеенный ноннтет аноета Мнннстроа СИР ео делан нзоеретеннй и открытий с присоединением заявки(32) Приоритет -Опубликовано ЭО,IO,g4 Бюллетень Ма 40 (53) УЛК62Х,382!

° 62Х ЗГ7 (088,8) Дата опубликования описания 5, I2, g4

М.С.Ераинский, А.А.Рябин, И.Ф.ЩеголввеВ.А.зубцов и

Ю.Д.Тарасова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель юдит ордена Ленина института л;шичесеюй .физики АН СССР

Изобретение относится к техни-I нике магнитных измерений и может быть использовано в спектроскопии ядерного магнитного резонанса высо-, кого разрешения.

Известны ортогональные сверхпроводящие обмотки для исключения остаточных градиентов, работающие в . режиме "замороженного потока". Они,о включают главную, компенсирующие и ортогональные корректирующие обмотки,сверхпроводящие тепловые ключи, защитные цепи с диодами,криостат с жидким гелием.

Компенсирующие обмотки наматы- 5 вают на концы главной m ортогональных корректирующих обмоток. Главная и компенсирующая обмотки соединены последовательно. Главная обмотка раз 20 бита на несколько;.секций.Параллельно каждой секции подключены по два диода,ггричем анод одного диода соединен с катодом другого. Параллельно главной обмотке подключен сверхпрово. дящий тепловой ключ, такие же ключи

1— ) 4 е

l подсоединены. параллельно к каждой компенсирующей обмотке.

Известный магнит требует исполь. зования четырех источников тока для установления магнитного поля и корр, рекции его осевой составляющей. Глав-,, ный источник тока устанавливает токв последовательно соединенных главной и компенсирующих обмотках. Остальные источники подключены в отдельности к главной и компенсирующим обмоткам, их назначение- точная регулировка тока в этих обмотках таким образом, чтобы осевой остаточный градиент маг нитного поля свести к минимуму.В процессе регулировки сверхпроводящие тепловые ключи находятся в нормальном состоянии, основной источник тока должен быть включен.При этом временная стабильность его,тока в час должна быть не ниже IO,чтобы за ..время регулировки основйое магнитное поле не изменялось неконтролируемым образом, что могло бы существенно затрудйить достижение тре— !

448524

3 буемой однородности магнитного йо- :

Основным источником осевой неод-. нородности является сдвиг центра сим метрии основной обмотки относитель-. но центра симметрии комиеисирующихг, обмоток. Это прйводит z тTо му, что при регулировании токов компвнсйрующих l обмоток размер области однородного поля и величина однородности меньше по сравнению с тем случаем, когда центры симметрии главной и компенсирующих обмото к совпадают.

Недостатком ортогональных корректирующих обмоток, намотанных внутри глввной обмоткй в непосредственной близости от области поля, подлежащего коррекции, и подключенных че,рез вторичную обмотку трансформато- I ра постоянного тока, первичная обмотка которого включена последовательно с глнвной и компенсирующими обмотками, является то, что при на-" личии магйитных возмущений, источником которых могут быть исследуемые объекты или дополнительные корректи- рующие обмотки, находящиеся, например, на датчике спектрометра ядерного магнитного резонанса, в корректирующих ортогональных обмотках из-за малой индуктивности их и вторичной обмотки трансформатора постоянного тока наводится паразитный ток и создаваемые ортогональными корректирующими катушками градиенты изменяется.

Таким образом, наиболее существенныв недостатки известного магнита заключаются в следующем.

Схема соединения тепловых сверхпроводящих ключей с обмотками позволяет производить корректировку осевых остаточных градиентов подрегулировкой токов в компенсирующих катушках только -тогда, когда главная и компенсирующие обмотки питаются током от главного источника. Это затрудняет установление области опти мальноИ однородности магнитного поля при неконтролируемом изменении тока главного источника (выпрямителя ) за счет вго недостаточной временной стабильности.

Регулировка токов в компенсирующих обмотках не позволяе в полной мере скорректировать осевые градиенты магнитного поля, вызванные сдвигом симметрии главйой обмотки относительно компенсирующих под действием магнитного поля и низкой темпера-, туры.

В ортогональных корректирующих I обмотках под действием посторонних,:

4 электромагнитных возмущений йроисходит аскорректировка токов. ель изобретения- исключение вли янин фактора нестабильности главного

5 источника тока на выбор оптимальнок области однородного магнитного поля, уменьшение зависимости корректирующих радиальных градиентов от электфмагнитных возмущений и увели

1о чение однородности магнитного поля более точным совмещением центров симметрии компенсирующих и главной обмоток.

Для этого в предлагаемом устрой

15 стве главную, компенсирующие и орто .гональные корректирующие обмотки со единяют последовательно m параллельно им подсоединяют тепловой сверхпроводящий ключ. Два других тепло- . ю вых ключа подсоединяют параллельно компенсирующим обмоткам, которые наматывают на отдельные каркасы с возможностью перемещения вдоль оси главной обмотки в процессе наладки.

ы Предлагаемая конструкция сверхпроводящего магнита позволяет понизить остаточные осевые градиенты, исключить зависимость корректирую. щих радиальных градиентов, создавало емых ортогональними обмотками от магнитных возмущений, производить корректировку осевоИ однородности при рабате магнитной системы в режиме "замороженного потока " с от

35 ключенным главным источником тока, что упрощает нахождение оптимальной области однородного поля и не требует использования высокостабильного главного источника тока.

На фиг. I приведена электрическая схема сверхпроводящего магнита; на фиг.2 - его конструкция,продольный разрез.

Предлагаемый свврхпроводящий

45 магнит содержит главную обмотку I; компенсирующие обмотки 2; ортогональ ные корректирующие обмотки Э;основной источник тока 4;балластнйй резистор 5 в цепи основного источника тока;выключатель 6;защитные цепи из диодов 7 и резисторов 8;тепловой сверхпроводящий ключ 9 основного ис точника тока с электронагревателем

ХО;тепловые ключи П с нагревателем

55 I2 компенсирующих обмоток;дополнительные источники тока ХЗ для компен сирующих обмоток;балластные резисторы 14;выключатвлй 15;каркасы I6 компенсирующих обмоток с креплениями

17;направляющий каркас I8 с креплениями Z9 полукольцевые.прокладки 20 каркас 21 главной обмотки;

Сверхпроводящий магнйт помеща5

448 ют в криостат и заливают в него жидкий гелий, Пропускают ток через нагреватели ХО;Х2 сверхпроводящих ключей 9,П и йереводят их в нормальное состояние. Затем включают выключатель 6 и плавно увеличивают ток от главного источника 4 через последовательно соединенные обмотки I,2

З.Когда достигнута необходимая величина магнитного поля, выключают ток,текущий через нагреватель тепло. вого ключа 9,и переводят его из нормального в сверхпроводящее состоя ние.

Сверхпроводящий магнит работает в режиме "замороженного "потока.

Таким образом исключают временную нестабильность главного источника тока 4.После этого включают выключатели Хб,плавно регулируют ток от источников ХЗ и тем самым изменяют ток на величины в одной компен сирующей обмотке и — в другой.

Ток и соответствуют минимальным осевым градиентам сверхпроводящего магнита.

При изменении токов в компенсирующих обмотках на величины и от источников ХЗ автоматичес ки изменяются и токи в главной обмотке I.Ýòè изменения обра íî пропорциональны отношению индуктивностей главной и компенсирующей обмоток,но они на три-четыре порядка меньше и .Затем выключают ток из нагревателей I2 тепловых клв чей II и переводят их из нормального в сверхпроводящее состояние,отключают источники тока 4 из ХЗ выключателями б и I5.Магнит с корректированными градиентами работает, таким образом, в режиме замороженного потока".

Главная, компенсирующие и ортогональные обмотки магнита соединены последовательно и изготовлены из сверхпроводящих проводов (сплавы или }.

Число корректирующих ортогональных обмоток 3 зависит от количества остаточных радиальных градиентов и т.д.,которые необходимо скорректи ровать. Число витков корректирующей катушки определяется в процессе наладки магнитной системы: где - ток,текущий че рез главную, компенсирующие и корректирухщие ортогональные обмотки.

ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сверхпроводящий магнит,работающий в режиме "замороженного пото

15 ка",содержащий помещенные в криостат сверхпроводящие соленоидную главную обмотку, состоящую из нес-. кольких секций,две компенсирующие о обмотки, с оединенные последова тельно с главной и размещенные на концах ее каркаса,ортогональные коррек. тирующие обмотки, тепловые сверхпроводящие ключи и защитные цепи,вклю 5 ченные параллельно обмоткам,и источники тока;о т л и ч а ю щ и i3—c я тем,что, с целью исклняения влияния (актора нестабильности глав ного источника тока на выбор опти, мальной области однородного магнит ного поля, уменьшения зависимости корректирующих радиальных градиентов от электромагнитных..возмущений и увеличения однородности магнитного поля более точным совмещением центров симметрии компенсирующих и главной обмоток, главная, компенсирующие и ортогоиальныв корректирую щив обмотки соединены послвдоватвльно с главным источником тока, 4О параллельно которому через сверхпроводящив соединения включен один из сверхпроводящих тепловых ключей, а два других сверхпроводящих тепловых ключа через свврхпроводящие

45 соединения включены параллельно компенсирующим обмоткам, каждая из которых выполнена на отдельном кар касв с возможностью пврвмвщвния вдоль оси главной обмотки.

448524

Фиа 7

Составитель Q gyggggg реда„ ор Ц Орцр щ Техред Q XQ99QQ® КоРРектоР

Подписное

Преднрнятне «Патент», Москва. Г-59, Бережковская иаб. ° 24

Закаа !5 Ф {ф Изд 34 ТиРаж " 8

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делан иэобретеиий и открытий

Москва, ll3035, Раушская наб., 4