Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка):
Presti D., Pettigrew J. D. (1980). Ferromagnetic coupling to muscle receptors as a basis for geomagnetic field sensitivity in animals, Nature, 285, 99-100.
Walcott B., Walcott C., 1982. A search for magnetic field receptors in animals. In: Avian Navigation (F. Papi and H. G. Wallraff, eds.), Springer-Verlag, Berlin.
Walcott C., Gould J.L., Kirschvink J.L. (1979). Pigeon have magnets, Science, 205, 1027-1029.
Zoeger J., DunnJ.R., Fuller M. (1981). Magnetic material in the head to the common Pacific dolphin, Science, 213, 892-894.
Глава 8
МАГНИТОЭКРАНИРОВАННЫЕ КОМНАТЫ БОЛЬШОГО ОБЪЕМА: КОНСТРУКЦИИ И МАТЕРИАЛЫ
Гейри Р. Скотт, Клифф Фролих1
1. Введение
Развитие измерительной техники за последние десять лет привело к появлению ряда новых областей исследования в палео- и биомагнетизме. Одним из таких технических достижений была разработка и организация серийного производства магнитометров на основе сверхпроводящего квантового интерферометрического датчика-сквида, позволяющего измерять малые магнитные поля - в сто раз меньшие, чем это было возможно раньше. Такое улучшение чувствительности позволило палеомагнитологам исследовать остаточный магнетизм осадочных пород и значительно расширило географический и хронологический охват палеонтологического материала. Сквид-магнитометры открыли новые возможности также в психологии и медицине.
По ряду причин применение сквидов сопряжено с необходимостью магнитного экранирования помещений, где проводится эксперимент. Во-первых, образец при измерениях не вращается, а перемещается поступательно и, следовательно, может дополнительно намагнититься в поле Земли, что часто нежелательно. Кроме того, образцы намагничиваются в процессе их приготовления и хранения, а также при проведении лабораторных анализов; все это может занимать несколько дней и даже месяцев. Далее, био- и палеомагнитные исследования, в ходе которых измеряются очень слабые магнитные поля-порядка 10 8 и менее от магнитного поля Земли,-значительно упрощаются, если проводить их при малых внешних полях. Одно из таких упрощений состоит в применении градиентометра первого, а не более высокого порядка, как в обычных условиях, т. е. без экранирования.
О возможности использования специальных контейнеров или комнат для экранирования от низкочастотных и постоянных магнитных полей было известно очень давно (Wills, 1899). Сфера из ферромагнитного материала с магнитной проницаемостью ц, имеющая внутренний радиус
1 Gary R. Scott, Lodestar Magnetics, Inc., Oakland, California 94608. Cliff
Frohlich, Institute for Geophysics, University of Texas, Austin, Texas 78712.
Ry и наружный R2, ослабляет внешнее магнитное поле в S раз, причем коэффициент экранирования удовлетворяет соотношению (см., например, Jackson, 1962)
Во множестве работ (Wills, 1899; Wadley, 1956; Cravath, 1957; Schwiezer, 1962; Cohen, 1967; Thomas, 1968; Cohen et al., 1970; Wikswo, 1975) показано, что многослойный экран более эффективен, чем экран из одного слоя большой толщины (рис. 8.1). Это обстоятельство использовалось для создания экранов из нескольких (до шести) слоев мю-металла с коэффициентом экранирования около 10000 (Erne et al., 1981; Mager, 1981; Kelha, 1981).
Литература, посвященная практическим аспектам конструирования магнитоэкранированных комнат, весьма скудна. Наиболее полным руководством такого рода является работа Пэттона (Patton, 1967), в которой не только детально обсуждены минимальная толщина стенки, предполагаемая эффективность экранирования и т.п., но и описаны сконструированные автором экранированные комнаты. Наш опыт и опыт других исследователей (Scott, Frohlich, 1980; Symons, Stupavsky, 1983) подтверждает многие выводы и наблюдения указанной работы. Например, Пэттон совершенно прав в том, что в большинстве магнитоэкранированных комнат экранировка достигается главным образом за счет остаточной намагниченности материала экрана. Он же отмечает, что для создания магнитостатического экрана можно использовать недорогую трансформаторную сталь вместо гораздо более дорогостоящих материалов с высокой магнитной проницаемостью, таких, например, как мю-металл (табл. 8.1). Это относится к случаю, когда значительная часть поля в пространстве, ограниченном экраном, соз-
Рис. 8.1. Две тонкие оболочки обеспечивают более эффективное экранирование, чем одна очень толстая. Например, в соответствии с формулами, приведенными в работе Schweizer, 1962, экран в виде сферического слоя с внутренним радиусом R и внешним 2R, изготовленный из материала с магнитной проницаемостью (1 = 2000, ослабляет внешнее поле в 390 раз, а экран из двух сферических оболочек толщиной 0,05 Л. имеющих радиусы R и 2R, обладает коэффициентом экранирования 1732.
S. Магнитоэкранированные комнаты большого объема 265
Трансформаторная сталь
Средняя магнитная проницаемость Средняя остаточная намагниченность Большая индукция насыщения Стоимость 1 кг - 1,30 долл. (на 1982 г.) Отжигается при изготовлении
Обрабатывается в процессе сборки экрана
