Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка):
Железо высокой чистоты 5000 10 Высокая Низкая
(листовое)
Пермалой (листовой) 2500 45 » Высокая
Никель 600 7,8 ? »
Алюминий 1 2,8 --- Низкая
Медь 1 1,7 --- »
Серебро 1 1,6 --- Очень
высокая
рованного объема поле внутри него будет равно нулю. Более века назад Фарадей использовал этот факт для демонстрации квадратичной зависимости поля от расстояния. Единственное, что требуется при создании электростатического экрана,-это полностью заключить экранируемый объем в проводящую оболочку. Для этого нужно конструировать двери, обеспечивающие непрерывность оболочки, и специальные вводы и арматуру для кабелей, которые идут внутрь экранируемого пространства. При экранировании очень сильных полей необходимо принимать меры против возникновения электрического пробоя по воздуху. На наружной поверхности экрана по возможности не должно быть заострений, и она не должна быть покрыта диэлектрическими материалами.
Экранирование от переменных электрического и магнитного полей высокой частоты (электромагнитное экранирование) осуществляют с помощью толстого слоя проводящего материала, обычно меди или алюминия. В соответствии с законом индукции переменное поле индуцирует в проводнике токи, порождающие в свою очередь поле, которое компенсирует поле, вызвавшее их. Электрическое и магнитное поля частоты / спадают внутри проводящего материала экспоненциально с расстоянием от его поверхности, т. е. амплитуда поля уменьшается в 2,718 раз на толщине скин-слоя 8, определяемой формулой
8 = (рЛФоИ/)1/2 >
где р-удельное электрическое сопротивление, ц- магнитная проницаемость, ц0 = Ак- 10 7 Гн/м магнитная постоянная. Для такого проводника, как медь, 8 = 0,85 см при /=60Гц и 5 = 0,06 см при /= 104 Гц. Таким образом, медный экран толщиной 1 см будет ослаблять поле частотой 104 Гц более чем в 106 раз, а поле частотой 60 Гц-всего примерно в три раза. Для более полного экранирования компоненты поля частотой 60 Гц требуется значительно более толстый слой меди
или экран из ферромагнитного материала с большой проницаемостью. При проектировании электромагнитного экрана нужно учитывать предполагаемый спектр частот внешних полей с тем, чтобы толщина экрана была достаточна для получения нужного коэффициента экранирования по всем частотам.
При электромагнитном экранировании, как и при электростатическом, желательно, чтобы в экранирующей оболочке не было отверстий и щелей, препятствующих протеканию индукционных токов. Ясно, что комната, сконструированная с учетом этих рекомендаций, будет обеспечивать как электромагнитное, так и электростатическое экранирование.
Для экранирования от магнитных полей низкой частоты (динамическое магнитное экранирование) используются многослойные оболочки из материала с очень высокой магнитной проницаемостью, чаще всего из мю-металла или пермалоя (Wills, 1899: Jackson, 1962). К магнитным свойствам материала для такого экрана предъявляются такие же требования, как и к материалу, из которого изготавливают трансформаторы,-это большая магнитная проницаемость при возможно меньшей остаточной намагниченности. В отличие от электростатического и электромагнитного экранирования для динамического магнитного экранирования весьма существенной становится геометрия экрана, о которой пойдет речь ниже. Вместо экранов из материалов с высокой проницаемостью последнее время для динамического экранирования иногда используют систему активной компенсации магнитного поля в рабочем объеме, состоящую из катушек Гельмгольца, датчика поля и цепи обратной связи. Размер рабочего объема в такой системе значительно меньше максимального размера катушек. Необходимость использования специальных датчиков и значительная стоимость ограничивают применимость таких систем для работы с большими объемами.
Экраны четвертого типа предназначены для экранирования от постоянной составляющей магнитного поля. Этим так называемым магнитостатическим экранам и посвящена в основном данная глава. Поскольку эффективное динамическое экранирование обеспечивает хорошее экранирование и от постоянного поля, их редко рассматривают по отдельности. Однако различия в Требованиях к конструкции и к материалам для этих типов экранирования все же существуют, и их важно понимать. Вообще говоря, магнитостатическое экранирование может быть достигнуто как с помощью системы катушек Гельмгольца, так и путем использования магнитного материала, обладающего постоянной намагниченностью. Для экранирования больших объемов второй способ, по-видимому, более предпочтителен. Материал для такого экрана должен обладать большой и стабильной остаточной намагниченностью; кроме того, он должен быть легкодоступен. Этим требованиям удовлетворяет электротехническая трансформаторная сталь.
