CS241571B1 - Superconducting gradiometer balancing device - Google Patents

Superconducting gradiometer balancing device Download PDF

Info

Publication number
CS241571B1
CS241571B1 CS841948A CS194884A CS241571B1 CS 241571 B1 CS241571 B1 CS 241571B1 CS 841948 A CS841948 A CS 841948A CS 194884 A CS194884 A CS 194884A CS 241571 B1 CS241571 B1 CS 241571B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
superconducting
gradiometer
correction elements
balancing
gradiometers
Prior art date
Application number
CS841948A
Other languages
Czech (cs)
Slovak (sk)
Other versions
CS194884A1 (en
Inventor
Vladimir Zrubec
Peter Vrabcek
Original Assignee
Vladimir Zrubec
Peter Vrabcek
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vladimir Zrubec, Peter Vrabcek filed Critical Vladimir Zrubec
Priority to CS841948A priority Critical patent/CS241571B1/en
Publication of CS194884A1 publication Critical patent/CS194884A1/en
Publication of CS241571B1 publication Critical patent/CS241571B1/en

Links

Landscapes

  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

Riešení sa týká zariadenia na vyvažovanie výrobných tolerancií supravodivých gra-. diometrov používaných na meranie slabých nehomogénnych magnetických polí pomocou supravodivých kvantových magnetometrov. Zmenšuje strmost’ regulácie korekčných prvkov pri zachovaní relativné velkého regulačného rozsahu umožňujúceho vyvážanie aj pri vdeších výrobných odchylkách. Súčasne zlepšuje stabilitu gradiometra pri teplotných cykloch a zvyšuje jeho odolnost voči mechanickým otrasom. Dosahuje sa toho tým, že pozostáva z dvoch navzájom od seba vzdialených a mechanicky spolu viazaných korekčných prvkov (1), uložených na spoločnom nosnom teiese (3), ktoré je uložené posuvné v smere osi gradiometra. Je vhodný hlavně pre supravodivé gradlometre, určené na meranie slabých biomagnetických polí, možno ho však použiť a] u systémov nesupravodivých, pokial' korekčně prvky majú analogický účinok.The solution concerns a device for balancing manufacturing tolerances of superconducting gradiometers used for measuring weak inhomogeneous magnetic fields using superconducting quantum magnetometers. It reduces the steepness of the regulation of correction elements while maintaining a relatively large regulation range enabling balancing even with large manufacturing deviations. At the same time, it improves the stability of the gradiometer during temperature cycles and increases its resistance to mechanical shocks. This is achieved by consisting of two mutually distant and mechanically linked correction elements (1), mounted on a common supporting body (3), which is mounted slidably in the direction of the gradiometer axis. It is suitable mainly for superconducting gradiometers intended for measuring weak biomagnetic fields, but it can also be used in non-superconducting systems, as long as the correction elements have an analogous effect.

Description

241571241571

Vynález sa týká zariadenia na vyvažova-nie supravodivých gradiometrov pre zložkumagnetického^ pol'a kolmú na os gradiomet- rá.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device for balancing superconducting gradiometers for a composite magnetic field perpendicular to a gradiometer axis.

Supravodivé gradiometre sa používajú primeraní slabých nehomogénnych magnetic-kých polí na výběr meraného užitočnéhosignálu z rušivého homogénneho, alebo ho-mogénnejnu sa blížiačeho magnetického pó-la. Doteraz používané sposoby vyvažovaniavýrobných odchýliek geometrie gradiomet-rov, tvořených v podstatě kombináciou dosérie zapojených protifázove orientovanýchsnímacích cievok, pre zložku magnetickéhopóla kolmú na os gradiometra sa zakladajúna využití slabej defórmácie tohto pol'a po-hyblivou, jemne regulovatelnou supravodi-vou doštičkou alebo supravodivou uzavre-tou slučkou s plochou kolmou na směr pó-la a rovnoběžnou s osou gradiometra. Po-žiadavky na prosné nastavenie takéhoto ko-rekčného prvku sú tak vysoké, že je problé-mom dosiahnúť jeho malú regulačnú str-most bez výrazného zmenšenia regulačnéhorozsahu umožňujúceho kompenzovať aj pří-padné váčšie výrobně tolerancie geometriegradiometrov. Tento problém obzvlášť vy-stupuje do popredia v případe ak susedia-ce cievky gradiometra sú protifázove orien-tované............ ......Superconducting gradiometers are used to match weak non-homogeneous magnetic fields to select the measured useful signal from the interfering homogeneous or homogeneous magnetic field. The methods used so far for balancing the manufacturing deviations of the gradiometer geometry, consisting essentially of a combination of the counter-phase-mounted transducers connected to the magnetic field perpendicular to the gradiometer axis, are based on the use of poor defocusing of the field by a movable, finely adjustable superconducting plate or superconductive seal. that loop with a flat perpendicular to the pole direction and parallel to the gradiometer axis. The requirements for adjusting such a coolant element are so high that it is a problem to reach its small regulating bridge without significantly reducing the control range, allowing even larger manufacturing tolerances of the geometry meters to be compensated. This problem is particularly prominent when adjacent gradiometer coils are anti-phase oriented ............

Uvedené nedostatky v podstatnej miere od-straňuje zariadenie na vyvažovanie supravo-divých gradiometrov podlá vynálezu, ktoré-ho podstata spočívá v tom, že pozostáva zdvoch navzájóm od seba vzdialených a me-chanicky spolu viazaných korekčných prv-kov uložených na spoločnom nosnom tele-se, pričom nosné teleso je uložené posuvnév smere osi gradiometra. Výhodou vynálezu je, že jeho použitím sazmenší strmost' regulačnej křivky pri zacho-vaní dostatečné širokého regulačného roz-sahu vine ako 10-násobne v porovnaní sozariadením s jedným korekčným prvkom. Toumožňuje vyvažovat gradiometrické systé-my, pri použití bažných mechanizmov regu-lácie polohy korekčných prvkov, na relatív-nu hodnotu řádové 10~5. Dalšou přednos-tou vynálezu je vyššia stabilita gradiometrapri opakovaných cyklech jeho ochladzova-nia na teplotu tekutého hélia a opatovnéhozohriatia na izbovú teplotu po vybratí z kryo-statu. Gradiometer vyžaduje menej časté na-stavovanie a je celkpve odolnější aj voči me-chanickým otrasom.The above-mentioned drawbacks are substantially obviated by the device for balancing superconducting gradiometers of the invention, which consists of two mutually spaced apart and mechanically bonded correction elements mounted on a common carrier body. wherein the support body is displaceable in the direction of the axis of the gradiometer. It is an advantage of the invention that its use of a smaller slope of the control curve while maintaining a sufficient broad regulatory range results in a 10-fold increase compared to a single correction element. This makes it possible to balance the gradiometric systems, using marginal mechanisms to control the position of the correction elements, to a relative value of the order of 10 -5. A further advantage of the invention is a higher stability of the gradiometra of repeated cycles of its cooling to the temperature of the liquid helium and the heating to room temperature after removal from the cryostat. Gradiometer requires less frequent adjustment and is more resistant to mechanical shocks.

Na pripojenom výkrese je příkladné uspo-riadanie, kde na obr. 1 je čiarkovane zná-zorněná regulačná křivka gradiometra 2. rá-du pri obvyklom vyvažovaní pomocou jed-ného korekčného prvku a plnou čiarou zná-zorněná regulačná křivka^ toho istého gra-diometra pri vyvažovaní s dvomi korekčný-mi prvkami a na obr. 2 je znázorněný prin-cip zariadenia na vyvažovanie gradiometrovpodlá vynálezu.In the accompanying drawing, an exemplary arrangement is shown in which, in FIG. 1, the control curve of the 2nd gear gradiometer is shown in conventional balancing with a single correction element and the control line shown in the graph of the same graphiometer. in balancing with two correction elements, and FIG. 2 shows the principle of a device for balancing gradiometers according to the invention.

Zariadenie na vyvažovanie supravodivýchgradiometrov pozostáva z korekčných prv-kov 1 pevne uložených na spoločnom nos-nom nemagnetickom telese 3. Nosné teleso4 gradiometra je opatřené snímacími děv-kami 2. Korekčně prvky 1 tvoria v příkla-de konkrétného prevedenia supravodivé doš-tičky Dz a supravodivá doštička Di je ko-rekčný prvok i doteraz používaný.The superconducting balance balancing device consists of correction elements 1 fixedly mounted on a common non-magnetic bearing carrier 3. The gradiometer support body 4 is provided with sensing holes 2. Correction elements 1 form, in a particular embodiment, superconducting pads Dz and superconducting the Di-plate is still used as a correction element.

Korekčně prvky Ϊ ovplyvňujú pri vyvažo-vaní . gradiometra povodně homogénne po-mocné magnetické pole By, kolmé na ich ro-vinu a os gradiometra, v priestore jeho sní-macích cievok 2. Korekčně prvky 1 sú při-tom pevne uložené na spoločnom nosnom ne-magnetickom telese 3, ktorého správná po-loha v smere osi x sa nastaví pomocou o-vládacieho mechanizmu na minimum vý-stupného signálu gradiometra vyvolanéhomagnetickým polom By. Optimálna vzájom-ná vzdialenosť a poměr velkosti ploch ko-rekčných prvkov 1, tvořených obvykle sup-ravodivými deštičkami Dz alebo supravodi-vými uzavretými slučkami závisí bližšie oddruhu gradiometra a určí sa výpočtom. Re-gulačná křivka gradiometra je závislost e-fektívneho magnetického indukčného tokuΦε, ktorý vyvolává korekčný prvok 1 v sme-re osi gradiometra, od polohy korekčnéhoprvku 1 vyjadrenej súradnicou x, pričom pó-čiatok osi x je v rovině 1'avej krajnej sní-macej cievky 2 gradiometra, ktorý je nazna-čený v hornej časti obr. 1. Pri použití jedné-ho korekčného prvku 1, a to konkrétné sup-ravodivej doštičky Di pri malých výrobnýchodchýlkach gradiometra, keď sa vyžadujelen malá hodnota kompenzačného magnetic-kého indukčného toku Φε, například v pří-pade magnetického indukčného toku Φει, súpoměry nepriaznivé. V takom případe je po-třebné nastavit' supravodivú deštičku Di doniektorej z poloh zodpovedajúcich najstrm-šej Časti regulačnej křivky. Priaznivejšia si-tuácia vzniká naopak pri vačších výrobnýchodchýlkach, kedy sa vyžaduje vyšší magne-tický indukčný tok Φε, například Φε2. Přispósobe vyvažovania podlá vynálezu však vi-dieť, že poměry sú v prvom z uvedených prí-padov podstatné priaznivejšie a v druhomprakticky nezmenené. Přitom je supravodi-vá doštička Di nahradená dvojicou doštičiekD2 s roztečou totožnou rozteči susedných sní-macích cievok 2 gradiometra. Podobné pomě-ry platia aj pre gradiometre 1. rádu, len opti-málna vzdialenosť korekčných prvkov 1 jemenšia ako vzdialenosť snímacích cievok 2gradiometra a je potřebné, aby korekčněprvky 1 nemalí rovnakú plochu. Tieto para-metre možno presne určiť výpočtom.The correction elements Ϊ affect the balancing. gradiometer flood homogeneous auxiliary magnetic field By, perpendicular to their root and axes of the gradiometer, in the space of its sensing coils 2. Correction elements 1 are fixedly supported on a common non-magnetic carrier 3, which is correct after The x-axis is set with the o-control mechanism to the minimum gradiometer output signal caused by the magnetic field By. The optimum distance to each other and the size ratio of the surface elements 1, usually formed by superconducting dowels Dz or superconducted loops, depend on the gradiometer and is determined by calculation. The deflection curve of the gradiometer is the dependence of the e-flux magnetic flux ε, which causes the correction element 1 in the axis of the gradiometer, from the position of the correction element 1 expressed by the x-coordinate, whereby the p-axis of the x-axis is in the 1'avine extreme dream plane of a gradiometer coil 2, which is shown in the upper part of FIG. 1. Using a single correction element 1, namely a superconducting plate D1 at small gradiometer manufacturing deviations when a small value of the magnetic induction flux tokuε is required , for example, in the case of magnetic induction flux εει, unfavorable proportions. In such a case, it is necessary to set the superconducting droplet Di of one of the positions corresponding to the steepest part of the control curve. On the contrary, a more favorable situation arises in larger manufacturing deviations where a higher magnetic induction flux Φε, for example Φε2, is required. However, it will be appreciated that the ratios are more favorable in the first of these cases and unchanged in the second. In this case, the superconducting plate D1 is replaced by a pair of plates D2 with a pitch equal to that of adjacent sensor coils 2 gradiometers. Similar ratios apply to 1st order gradiometers, only the optimum distance of the correction elements 1 finer than the distance of the sensing coils of the 2gradiometer and it is necessary that the correction elements 1 do not paint the same area. These parameters can be accurately determined by calculation.

Vynález je možné použiť predovšetkým usupravodivých gradiometrov určených nameranie biomagnetických polí a geofyzikál-ný výskům pomocou supravodivých kvanto-vých magnetometrov.In particular, the present invention can be used for a superconductive gradiometer designed to measure biomagnetic fields and geophysical elevations using superconducting quantum magnetometers.

Claims (1)

PREDMETSUBJECT Zariadenie na vyvažovanie supravodivých gradiometrov pre zložku magnetického póla kolmú na os gradiometra, vyznačujúce sa tým, že pozostáva z dvoch navzájom od seba vzdialených a mechanicky spolu viazaVYNALEZU ných korekčných prvkov (1), uložených na spoločnom nosnom telese (3), pričom nosné teleso (3) je uložené posuvné v smere osi gradiometra.Device for balancing superconducting gradiometers for a magnetic pole component perpendicular to the axis of a gradiometer, characterized in that it comprises two spaced and mechanically coupled compensation elements (1) mounted on a common support body (3), the support body (3) being 3) is displaceable in the direction of the axis of the gradiometer.
CS841948A 1984-03-19 1984-03-19 Superconducting gradiometer balancing device CS241571B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS841948A CS241571B1 (en) 1984-03-19 1984-03-19 Superconducting gradiometer balancing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS841948A CS241571B1 (en) 1984-03-19 1984-03-19 Superconducting gradiometer balancing device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS194884A1 CS194884A1 (en) 1985-08-15
CS241571B1 true CS241571B1 (en) 1986-03-13

Family

ID=5355147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS841948A CS241571B1 (en) 1984-03-19 1984-03-19 Superconducting gradiometer balancing device

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS241571B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS194884A1 (en) 1985-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4549135A (en) Magnetic field gradiometer with trimming element
Schuberth et al. Specific-heat anomaly in superconducting UPt 3 at 18 mK
Ishizuka et al. Precise magnetization measurements under high pressures in the diamond‐anvil cell
Velikanov High-sensitivity measurements of the magnetic properties of materials at cryogenic temperatures
GB2154031A (en) Stray-field-controlled magnetic self-protection
EP2883066B1 (en) Improved magnetic field control
Hasty et al. Ferromagnetic resonance in thin magnetic films at radio frequencies
US3370205A (en) Magnetic suspension system
CS241571B1 (en) Superconducting gradiometer balancing device
Ma et al. A bi-polar current source with high short-term stability for Tsinghua tabletop Kibble balance
CN114167321A (en) A kind of superconducting quantum magnetic gradiometer and magnetic field gradient value measurement method
Kittel et al. High T c superconducting second-order gradiometer
US5453690A (en) Squid magnetometer in which feedback current for a squid flux-locked-loop is conductively coupled into the input circuit of the squid
Frantsuz et al. Measurements of the magnetic flux quantum, Planck constant, and elementary charge at VNIIM
Zhang et al. Wide-range calibration of magnetic moments for vibrating sample magnetometers
US4266430A (en) Precision pressure-responsive fluid gauge
Geldart et al. Dipole-dipole interactions and the critical resistivity of gadolinium
CN211698150U (en) Helmholtz magnetic moment test coil capable of resisting fluctuation interference of far-end magnetic field
Hedgcock et al. Susceptibility Servo‐Balance for Measurements on Metals of Extremely Low Resistivities
CN114942663A (en) A Current Source Feedback Circuit Based on Atomic Magnetometer
CN115079059A (en) A probe for a detachable gas cell of a SERF atomic magnetometer
Nowak et al. Multichannel magnetography in unshielded environments
Smith et al. Design of a superconducting magnetic suspension system for a liquid helium flow experiment
Vodel et al. High sensitive DC SQUID based position detectors for application in gravitational experiments at the Drop Tower Bremen
RU2035048C1 (en) Optoelectronic meter of permanent magnetic fields and direct currents