Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка):
Описываемая система с вертикальным рабочим каналом, спроектированная специально для работы с очень маленькими образцами, имеет чувствительность по магнитному моменту 2-10“13 А-м2, что позволяет проводить измерения на отдельных псевдооднодоменных частицах. Поскольку пространство, в котором находится образец, можно вакууми-ровать, в процессе охлаждения вставки температура образца может изменяться от комнатной до температуры жидкого гелия. За температу-
^Отверстие для введения образца -Ваиуумироваиная трувка
Вертикальным рабочий канал
: /
т К'"' |1
г*“
/Вак ну / cynepi
м к
суперкзоляция
Жидкий гелий
/Сверхпроводящий,
экран
-Сквиды Жидкий гелий
-Приемные катушни
Сверхпроводящий экрак
Приемные катушки
Жкдкий гелкй
Горизонтальный рабочий канал
Сквиды
^ Вакуум и супёризоляция
Овъем с
теплоовменкым
газом
Сверхпроводящий
экран
Приемные
катушки
Сквкды
вакуум и суперизоляция
Рис. 4.16. Устройство сквид-систем различной геометрии. А-система с вертикальным рабочим каналом диаметром 3 мм, б1-система с вертикальным рабочим каналом и подогревом сверхпроводящего экрана, В-система с горизонтальным сквозным рабочим каналом.
рой образца при испытаниях системы следили, используя переход Морина1 в гематите; было показано, что для измерений удобна скорость охлаждения около 0,5 К/мин. Конструкция приемных катушек магнитометра, имеющих продольную и поперечную ориентацию, позволяет измерять все три взаимно перпендикулярные компоненты намагниченности, поворачивая образец на 90° вокруг вертикальной оси.
Некоторые усовершенствования в описанную схему устройства магнитометра для геофизических измерений были внесены фирмой Superconducting Technology Inc. (pjjc. 4.16, Б). Они заключались в размещении сверхпроводящего экрана и датчиков в объеме, заполненном теплообменным газом (Не при давлении несколько микрометров ртутного столба), что позволяет контролировать тепловую связь между резервуаром с жидким гелием и измерительным блоком магнитометра и, в частности, нагревать экран выше критической температуры, не вынимая
1 Магнитный фазовый переход Морина происходит в гематите при температуре 262 К и заключается в превращении слабоферромагнитной фазы в антифер-ромагнитную.- Прим. перев.
измерительную вставку из прибора. Подобные магнитометры для геофизических исследований производят фирмы CTF Systems и Cryogenic Consultants. Во всех этих системах используются стандартные дьюары с суперизоляцией.
Трегий тип конструкции применяется в магнитометре с горизонтальным рабочим каналом (рис. 4.16, В). Эта система также позволяет отдельно отогревать экран. Кроме того, здесь очень эффективно используется испаряющийся гелий и можно применять дополнительный рефрижератор для уменьшения расхода гелия. Главными достоинствами конструкции являются: 1) близость сверхпроводящего экрана ко входам в рабочий канал; 2) малые потери гелия в горловине; 3) простота сквозного канала и отсутствие затруднений при введении в него образца; 4) повышенная термостабильность сверхпроводящих компонентов системы, благодаря чему уменьшается шум. Диаметр горизонтального открытого с обоих концов рабочего канала равен 6,4 см.
Система была сконструирована в 1972 г. и с тех пор находится в эксплуатации почти непрерывно. Образцы стандартных размеров вводят в прибор с помощью держателя из пластика. Сквозной рабочий канал позволяет делать ряд измерений, которые невозможно выполнить, используя магнитометр с вертикальным доступом. Это относится, например, к использованию длинных геологических кернов или биомаг-нитных образцов вытянутой формы. Такой канал удобнее в тех случаях, когда в измерительную область прибора нужно помещать какие-либо устройства, например для термомагнитного анализа.
В новом магнитометре, сконструированном фирмой 2-G Enterprises и пригодном для биомагнитных применений, используется схема с горизонтальным доступом, аналогичная описанной выше, но расход жидкого гелия снижен до 0,17 л/сутки, а уровень шума доведен до 10“11 А-м2 (рис. 4.17). Такая система, вмещающая 100 л гелия, может работать при одной заливке в течение более чем 500 суток.
Система для измерения магнитной восприимчивости, работающая в Калифорнийском университете (Санта-Барбара), имеет вертикальный рабочий канал диаметром 7 мм и похожа на описанные в этом разделе аналогичные магнитометры. Отличие состоит в том, что прибор снабжен сверхпроводящим соленоидом на 2,5 Тл. Сверхпроводящий экран находится внутри соленоида и может захватывать достаточно сильное поле, обеспечивая тем самым его стабильность, необходимую для проведения измерений с высокой чувствительностью. Так, если требуется зарегистрировать индукцию 0,1 Тл с погрешностью 10“10 Тл, то измеряемое поле должно быть стабильно с точностью по крайней мере 10-9. Обдувая образец потоком газообразного гелия нужной температуры, можно устанавливать любую температуру в интервале от 4 К до комнатной. Система контроля температуры состоит из теплообменника, в котором образуется газообразный гелий, электрического нагревателя, диодного термометра и электронной схемы, позволяющих регулировать температуру потока газа. Поскольку при этом образец находится при
