Сверхпроводящий квантовый магнитометр с регулируемой температурой
1. СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ КВАНТОВЫЙ МАГНИТОМЕТР С РЕГУЛИРУЕМОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ, содержащий криостат, установленный в экране, блок намагничивания, соединенный с размещенным в криостате намагничивающим соленоидом, внутри которого соосно установлена сверхпроводящая трубка, сверхпроводящий квантовый интерферометр, размещенный в криостате и подключенный к приемным обмоткам и электронному блоку индикации, антидьюар с установленными в нем нагревательными элементами и датчиками температуры, соединенными с блоком термостабилизации, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности измерений, антидьюар выполнен в виде кожуха с размещенными внутри него двумя каналами, средняя часть одного из которых экранирована сверхпроводящей трубкой, внутри верхней и нижней частей канала, экранированного сверхпроводящей трубкой, соосно размещены нагревательные элементы и датчики температуры, в средней же части экранированного участка, вне канала, установлены приемные обмотки, нижняя часть второго канала сообщается с нижней частью первого канала, при этом в средней части каждый канал окружен своей оболочкой, провода, отходящие от нагревательных элементов и датчиков температуры, расположенных в нижней части экранированного участка канала, выведены через второй канал, а провода, отходящие от нагревательных элементов и датчиков температуры, расположенных в верхней части экранированного участка канала, выведены через первый канал.
2. Магнитометр по п.1, отличающийся тем, что первый канал и его оболочка, расположенные в экранированном участке, выполнены из нитрида бора. Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть применено в квантовой магнитометрии и криоэлектронике. Цель изобретения повышение чувствительности магнитометра за счет снижения уровня собственных шумов антидьюара в экранированной области. На чертеже изображен предлагаемый магнитометр. Магнитометр состоит из криостата 1, окруженного экраном 2, и блока намагничивания 3, соединенного с намагничивающим соленоидом 4, который установлен в криостате. Внутри намагничивающего соленоида 4 закреплена сверхпроводящая трубка 5. В криостате установлен сквид 6, который подключен к электронному блоку индикации 7 и к приемным обмоткам 8, закрепленным в средней части экранированного участка внутри сверхпроводящей трубки 5 коаксиально с ней. Внутри криостата установлен антидьюар, состоящий из каналов 9 и 10, сообщающихся между собой в нижней части посредством полости 11. Каналы установлены во внешнем кожухе, состоящем из двух частей 12 и 13, окружающих каналы 9 и 10 соответственно в верхней и нижней частях антидьюара. В средней части каждый канал раздельно окружен своей цилиндрической оболочкой 14 и 15. Средняя часть канала 9 и его оболочка 14 экранированы сверхпроводящей трубкой 5 и выполнены из нитрида бора. Нагревательные элементы 16 и термометры 17 расположены на верхней и нижней границах экранированного участка канала 9. Провода, подходящие от блока термостабилизации 18 к нагревательному элементу 16 и термометру 17, расположенным в верхней части экранированного участка канала 9, выведены через первый канал 9, а провода, подходящие от блока термостабилизации 18 к нагревательному элементу 16 и термометру 17, расположенным в нижней части экранированного участка канала 9, через второй канал 10, вне сверхпроводящей трубки 5 и не проходят через приемные обмотки 8. Магнитометр работает следующим образом. Для установки образца в области приемных обмоток 8 через канал 10 в канале 9 создается небольшое избыточное давление, затем он открывается и продувается газом-теплоносителем, например гелием. При этом выходящий из канала 9 гелий препятствует проникновению в него воздуха, который может намораживаться на стенках канала 9 и вызвать дополнительные парамагнитные шумы. В это время образец устанавливается в первом канале 9. После установки образца канал 9 закрывается, прекращается напуск газа и давление в каналах сбрасывается. Затем на нагревательный элемент 16 подается ток для установки необходимой температуры в области приемных обмоток 8. При термостабилизации области приемных обмоток 8, в которой находится образец, с термометром 17 по проводам поступают сигналы на блок термостабилизации 18, который регулирует ток, поступающий на нагревательный элемент 16. При измерениях образец внутри канала 9 перемещается от одной приемной обмотки 8 к другой. Наведенные образцом сигналы в приемных обмотках 8 для регистрации подаются на сквид 6, а со сквида 6 на электронный блок индикации 7. В предлагаемом магнитометре положительный эффект достигается за счет снижения уровня собственных шумов антидьюара в экранированной области. Снижение шумов достигается за счет изготовления деталей антидьюара, расположенных в области приемных катушек, из нитрида бора и введения второго канала. Нитрид бора диэлектрик. Поэтому его применение в антидьюаре обеспечивает отсутствие джонсоновских шумов. Одновременно нитрид бора является диамагнитным материалом, обладающим низким ядерным парамагнетизмом (примерно таким же, как у кварца) и высокой теплопроводностью. Высокая теплопроводность нитрида бора обеспечивает значительное снижение градиентов температуры по сравнению с кварцевым стеклом и поэтому приводит к значительному снижению шумов ядерного парамагнетизма. Далее, устранение шумов, связанных с изменением токов, протекающих к нагревательным элементам и термометрам по проводам, достигается за счет дополнительного введения второго канала. В предлагаемом магнитометре провода от нижнего термометра и нагревателя выведены через второй канал, расположенный вне экранированного участка. Таким образом, шумы, вызванные изменением токов в проводах, не наводятся в приемных катушках.
Формула изобретения
1. СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ КВАНТОВЫЙ МАГНИТОМЕТР С РЕГУЛИРУЕМОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ, содержащий криостат, установленный в экране, блок намагничивания, соединенный с размещенным в криостате намагничивающим соленоидом, внутри которого соосно установлена сверхпроводящая трубка, сверхпроводящий квантовый интерферометр, размещенный в криостате и подключенный к приемным обмоткам и электронному блоку индикации, антидьюар с установленными в нем нагревательными элементами и датчиками температуры, соединенными с блоком термостабилизации, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности измерений, антидьюар выполнен в виде кожуха с размещенными внутри него двумя каналами, средняя часть одного из которых экранирована сверхпроводящей трубкой, внутри верхней и нижней частей канала, экранированного сверхпроводящей трубкой, соосно размещены нагревательные элементы и датчики температуры, в средней же части экранированного участка, вне канала, установлены приемные обмотки, нижняя часть второго канала сообщается с нижней частью первого канала, при этом в средней части каждый канал окружен своей оболочкой, провода, отходящие от нагревательных элементов и датчиков температуры, расположенных в нижней части экранированного участка канала, выведены через второй канал, а провода, отходящие от нагревательных элементов и датчиков температуры, расположенных в верхней части экранированного участка канала, выведены через первый канал. 2. Магнитометр по п.1, отличающийся тем, что первый канал и его оболочка, расположенные в экранированном участке, выполнены из нитрида бора.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A 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
