Устройство для контроля качества высокотемпературного сверхпроводника

 

Использование: в измерительной криотехнике. Суть изобретения: устройство содержит теплоизолированную рабочую камеру 1, заполненную жидким азотом 2, в которой размещены постоянные магниты 3 и образец исследуемого материала 4. Магнитная система устроена так, что образец ВТСП может проходить в зазор между полюсами . При этом закрепление магнитной системы и образца ВТСП на рычаге 5 и балансире 9 таково, что в отсутствие сверхпроводимости , т.е. диамагнитного отталкивания , образец находится в зазоре между полюсами. В сверхпроводящем состоянии образец ВТСП выталкивается из зазора и балансир отклоняется от вертикали. Отклонение рычага с постоянными магнитами от вертикали с помощью поворотного механизма 7 позволяет определить угол проваливания образца в ТСП в зазор между полюсами 8, т.е. силу диамагнитного отклика ВТСП, величина которой пропорциональна содержанию сверхпроводящего вещества в образце. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (й ОО

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4866590/21 (22) 25.07.90 (46) 07.07.93. Бюл. t4 25 (76) А.P.Áóåâ, Ю.Ф.Максимов. Ю.В.Кожинов, В.А.Белянин и А.И.Григорьев (56) Rev. Scl. Instrum., v.59, 1988, N 8, р.1430-1432. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО

СВЕРХПРОВОДНИКА (57) Использование: в измерительной криотехнике. Суть изобретения: устройство содержит теплоизолированную рабочую камеру 1, заполненную жидким азотом 2, в которой размещены постоянные магниты 3 и образец исследуемого материала 4. Магнитная система устроена так, что образец (st)s 6 01 R 33/035, 6 01 N 27/72

ВТСП может проходить в зазор между полюсами, При этом закрепление магнитной системы и образца ВТСП на рычаге 5 и балансире 9 таково, что в отсутствие сверхпроводимости, т,е. диамагнитного отталкивания, образец находится в зазоре между полюсами. В сверхпроводящем состоянии образец ВТСП выталкивается иэ зазора и балансир отклоняется от вертикали. Отклонение рычага с постоянными магнитами от вертикали с помощью поворотного механизма 7 позволяет определить угол "проваливания" образца в ТСП в зазор между полюсами 8, т.е. силу диамагнитного отклика ВТСП, величина которой пропорциональна содержанию сверхпроводящего вещества в образце. 2 ил.

1827026

Изобретение относится к измерительной криотехнике и может быть использовано в процессе получения высокотемпературного сверхправодника (ВТСП), а также в учебном процессе в качестве демонстрационного.

Цель изобретения — повышение точности контроля.

На фиг. 1 показан вариант выполнения устройства; на фиг.2 — взаимное расположение контролируемого образца в постоянной магнитной системе.

Устройство содержит камеру охлаждения 1 изтеплоизаляционногоматериала,частично заполненнgjlo жидким азатом 2, в катарам размещена пастаяннал магнитная система 3, и образец исследуемого материала 4.

Постоянная магнитная система 3 закреплена с зазором между полюсами на рычаге 5, жестко связанном через ась вращения 6 с внешним поворотным механизм 7 (маховикол"), имеющим узел регистрации угла поворота S. Образец исследуемого материала 4 закреплен на рычаге балансира 9, установленного на аси вращения 6 с возможностью прохождения в зазор между полюсами постоянной магнитной системы 3. На другом конце балансира

9 установлен противовес 10, выведенный из камеры охлаждения 1.

Устройство работает следующим образам, Рычаг с постоянной магнитной системой 3 устанавливают в нижнее вертикальное положение, соответствующее нулевому значению угла поворота Boxpyr оси 6, Образец ВТСП, закрепленный на нижнем конце балансира 9, перемещением противовеса

10 выводят из камеры охлаждения 1, В камеру охлаждения 1 заливают жидкий азот 2, в который опускают образец ВТСП 4. Послс охлаждения образца 4 до температуры жидкого азата его подводят к постоянной магнитной системе 3 перемещением верхнего конца балансира 9 по часовой стрелке.

Вслед за этим верхний конец освобождается.

Если образец не содержит СП вЂ” вещества, то он свободно пройдет в зазор между полюсами, а балансир займет вертикальное положение. Если образец содержит СП-вещество, то он в силу диамагнитнага выталкивания не войдет в зазор между полюсами магнитной системы, а зависнет перед ним, как показано на фиг.2. При зтам верхний конец балансира 9 окажется полностью смещенным от вертикальнога положения в направлении против часовой стрелки. Затем с помощью маховика 7 рычаг с магнитной системой медленно поворачивают рукой в направлении против часовой стрелки. При этом из-за отталкивания образца балансир

9 будет также поворачиваться, оставаясь впереди рычага 5. Момент силы вращения будет возрастать до тех пор, пока не сравHA8Tc$l с моментом силы диамагнитного от талкивания, При этом образец

"проваливается" в зазор между магнитами

"О и балансир займет вертикальное положение, а чем будет свидетельствовать поворот верхнего конца балансира 9 с противовесом

10 по часовой стрелке. По регистратору угла поворота 8 на маховике 7 определяют угол

1б "проваливания", а па величине угла — момент силы и саму силу диамагнитного отталкивания. Простой расчет, учитывающий момент силы тяжести образца, силы диамаг- нитного выталкивания, силы тяжести балан2О сира, силы Архимеда, действующего со, стороны жидкого азота на образец и часть балансира, погруженную в азот, приводит к соотношению (формуле)

f mg у(а) SIna, где у(а) = 1 + — - ГП(I3 Ор

mI

-05=

I cos а

f — сила диамагнитного выталкивания

3- образца;

m — масса образца;

m> — масса балансира с противовесам (без образца);

I; I>, 4— - расстояния от оси вращения до

4О центра инерции образца, центра инерции балансира с противовесам поверхности жидкого азота; р, p) платность образца, жидкого азота;

3 — площадь поперечного сечения стержня балансира.

Второе слагаемое a y (a ) учитывает момент силы от балансира с противовесом. бо Третье слагаемое учитывает момент силы от силы Архимеда, действующий на образец; выводится так

Ьрх o Q Ъ р Р 9 Р где 1дрх — сила Архимеда; р — вес образца;

V — объем образца;

po, p плотности азота, образца.

1827026 чивает точность определения силы диамагнитного выталкивания 5, быстроту контроля.

Составитель И.Нехорошева

Редактор С,Кулакова Техред М, Моргентал Корректор Е,Папп

Заказ 2332 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Четвертое слагаемое учитывает момент силы от силы Архимеда, действующей на участок стержня балансира, погруженный в жидкий азот.

Плотность материала балансира учтена в т (масса балансира с противовесом).

Конструкция заявляемого устройства такова, что позволяет помещать исследуемые образцы в постоянное магнитное поле, создаваемое магнитной системой и определить при этом силу выталкивания путем измерения угла "проваливания". При этом

"магнитная часть" силы выталкивания для всех образцов одинаковой формы одинакова, что и позволяет осуществить количественные точные измерения.

Использование предлагаемого устройства для контроля количества ВТСП обеспе5 Формула изобретения

Устройство для контроля качества высокотемпературного сверхпроводника, содержащее камеру охлаждения, постоянную магнитную систему, связанную с поворот10 ным механизмом. балансный механизм с противовесом, а также угол регистрации угла поворота балансира, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, постоянная магнитная система имеет

15 зазор между полюсами, а образец исследуемого материала на рычаге балансира с воэможностью прохождения в зазор между полюсами магнитной системы.