RO132278A2 - Ansamblu magnetic supraconductor, pentru măsurarea momentelor magnetice - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un ansamblu magnetic supraconductor pentru măsurarea momentelor magnetice atomice sau nucleare, cu aplicaţii în domeniul fizicii atomice sau nucleare. Ansamblul magnetic supraconductor, conform invenţiei, este alcătuit dintr-un magnet supraconductor cu două bobine supraconductoare (3), care sunt răcite la 50...20 K de către un criorăcitor (2) prin intermediul unui şunt termic (4) şi sunt protejate la radiaţie termică de 300 K de un ecran termic (5) care, prin cuplare la treapta de 50 K a unui alt criorăcitor (1), reduce transferul termic radiativ la un nivel de 1,5 Watt, în care o probă (10) supusă măsurătorii este cuplată termic la criorăcitor (2), pentru controlul temperaturii acesteia, în domeniul 4,2...300 K, ansamblul fiind introdus într-o incintă vidată, criostat (6) care prezintă două canale axiale (7, 8) ce trec prin magnetul supraconductor şi un alt canal (9) pentru introducerea probei (10) într-o poziţie fixă în interiorul zonei de câmp uniform, obţinut prin alimentarea bobinelor supraconductoare (3) de la o sursă de curent continuu programabilă, zonă care este folosită pentru accesul radiaţiilor γ sau particulelor elementare, în scopul aplicării acestora pe probă (10) şi înregistrarea radiaţiei emise de către nişte detectori (D1, D2, D3).

Description

Invenția se refera la un ansamblu magnetic supraconductor pentru masurarea momentelor magnetice ale atomilor si ale stărilor nucleare excitate, cu aplicații in domeniul fizicii atomice si nucleare.

Se cunosc magnetometre / dispozitive de masurarea a magnetizarii substanțelor materialelor, la nivel macro care masoara magnetizarea substanței respective, cu dezavantajul ca proba trebuie miscata/vibrata in interiorul unei bobine supraconductoare pentru a produce o tensiune electromotoare indusa, metoda fiind limitata, avand o limita de sensibilitate.

Problema tehnica pe care o rezolva invenția consta in realizarea unui ansamblu / dispozitiv supraconductor care prin construcția speciala, permite obținerea de câmpuri magnetice intense 0 - 5T de înalta uniformitate a câmpului (10“³) care permite masurarea unor momente magnetice atomice sau nucleare de valoare foarte mica, de ordinul a IO'²⁶... IO'²⁷ A-m².

Ansamblul magnetic supraconductor pentru masurarea momentelor magnetice nucleare, înlătură dezavantajele menționate prin aceea ca, este alcătuit dintr-un magnet supraconductor cu doua bobine supraconductoare care sunt răcite la 5 - 20 K de către un crioracitor prin intermediul suntului termic si sunt protejate la radiația termica de 300 K, de un ecran termic care prin cuplare la treapta de 50 K a unui alt criocooler reduce transferul termic radiativ la un nivel de 1,5 Watt; proba de studiu supusa măsurătorii este cuplata termic la un crioracitor, pentru controlul temperaturii acesteia, in domeniul 4,2-300 K; ansamblul este introdus intr-o incita vidata, criostat care prezintă un doua canale axiale ce trec prin magnetul supraconductor si un alt canal pentru introducerea probei de studiu intr-o poziție fixa in interiorul zonei de câmp uniform; prin alimentarea bobinelor supraconductoare de la sursa programabila de c.c. la un curent 1= 0-500 A, se obține câmpul magnetic B= 0 - 5T cu o uniformitate de IO'³ in zona centrala a magnetului supraconductor, prin care trec cele doua canale axiale, zona folosita pentru accesul radiațiilor gamma sau particulelor elementare in scopul aplicării acestora pe proba de studiu si înregistrarea radiației emise de către detectori.

Invenția prezintă următoarele avantaje:

- Posibilitatea măsurării unor momente magnetice atomice sau nucleare de valoare foarte mica IO'²⁶...IO'²⁷ A-m²;

Construcție simplificata, eficienta si precizie mărite;

Se elimina necesitatea vibrării probei si a bobinelor de inducție;

Se obțin câmpuri magnetice intense (0-5T) si uniforme pe zona activa de câmp;

- Nu necesita consum de agent criogenie pentru racirea bobinelor supraconductoare.

Se da in continuare un exemplu de realizare al invenției in legătură cu fig.l si fig.2 care reprezintă:

a 2016 00373

25/05/2016 fig.1 - secțiune transversala a ansamblului magnetic supraconductor, conform invenției fig.2, - vedere de sus a ansamblului magnetic supraconductor, conform invenției

Ansamblul magnetic supraconductor pentru masurarea momentelor magnetice, conform invenției este alcătuit dintr-un magnet supraconductor cu doua bobine supraconductoare 3 care sunt răcite la 5 - 20 K prin intermediul unui sunt termic 4 de către treapta II a crioracitorului 1 si sunt protejate la radiația termica de 300 K de un ecran termic 5 care prin cuplare la treapta I de 50 K a crioracitorului 1, reduce transferul termic radiativ la un nivel de 1,5 Watt. Ansamblul conform invenției este introdus intr-o incita vidata, criostat 6 care prezintă doua canale axiale, 7 si 8 ce trec prin magnetul supraconductor si un alt canal 9 pentru introducerea probei de studiu 10 intr -o poziție fixa, in interiorul zonei de câmp magnetic uniform. Proba de studiu, de masurat 10 este in contact termic cu treapta II de răcire a crioracitorului 2, pentru racirea acesteia pana la o temperatura finala de 4,2 K. In scopul controlării temperaturii proprii in domeniul 4,2300 K intre proba 10 si treapata II a crioracitorului 2 se amplaseaza un încălzitor termic 11 care este cuplat la un controler de temperatura (nefigurat) situat in afara ansamblului magnetic supraconductor. Subansamblul format din crioracitorul 1 si proba 10 se introduce prin intermediul canalului 7 care străbate cele doua bobine supraconductoare pana in centrul acestora. Canal 9 este cuplat termic la treapta I de răcire a crioracitorului 2 si la ecranul termic 5. Subansamblul bobinelor supraconductoare este străbătut pe o direcție paralela cu planul bobinelor de către doua canale 7 si 8, reciproc perpendiculare, cu rolul de a permite accesul radiațiilor gamma de excitare a probei 10, respectiv de înregistrare prin intermediul detectorilor Dl, D2, D3 a radiațiilor emise prin dezexcitarea probei 10. Aceste doua canale 7 si 8 sunt cuplate la ecranul termic 5 al ansamblului, in scopul reducerii fluxului termic radiativ de la aceste canale la bobinele supraconductoare.

Ansamblul magnetic supraconductor, conform invenției funcționează astfel:

Incinta 6 se videaza la o presiune de 10'⁵-IO'⁶ mbar. Se pun in funcțiune crioracitoarele 1 si 2, se asteapta un interval de 10-15 ore pentru racirea întregului ansamblu la o temperatura finala de 5-20K si se alimentaza bobinele supraconductoare 3 de la o sursa programabila de c.c. (nefigurata) la un curent 1= 0-500 A, si se obține o valoare a câmpului magnetic B= 0 - 5T cu o uniformitate de 10'³, in zona centrala a magnetului supraconductor. De asemenea se programează temperatura probei 10 la care se dorește efectuarea măsurătorii, prin intermediul controlerului de temperatura. După fixarea acestor doi parametrii proba 10 este supusa unei iradieri cu raze gama de la o sursa de radiadii gamma SRG, care generează stări nucleare excitate. Prin dezexcitarea nucleelor, acestea generează alte radiații (X sau γ) care sunt înregistrate de detectorii D1,D2,D3 amplasați in pozițiile necesare. Din informația energetica asupra radiațiilor detectate se pot determina momentele magnetice ale nucleelor excitate .

Se continua măsurătorile pentru diverse valori ale câmpului magnetic si/sau ale temperaturii. Ansamblul conform invenției se mai utilizează si la alte tipuri de determinări de exemplu masurarea oricărei proprietăți magnetice, electrice sau termice, dependenta de câmpul magnetic si/sau de temperatura, in domeniul 0-5T, respectiv 4,2300K.

Soluția constructiva de răcire directa a bobinelor supraconductoare 3 prin intermediul suportului conductiv 4, de către treapta II a crioracitorului 1 si ecranarea a 2016 00373

25/05/2016 acestora la 50 K fata de criostatul 6, permite funcționarea bobinelor 3 in stare supraconductoare si menținerea canalelor 7 si 8 la o temperatura de 70-80K ceea ce determina menținerea temperaturii scăzute (5-20K) la nivelul bobinelor supraconductoare

3. Totodată este posibila atat schimbarea probei 10 cat si/sau a fluxului de particule/radiatii electromagnetice, fara oprirea funcționarii ansamblului magnet supraconductor, conform invenției si conduce la o exploatare economica din punct de vedere energetic a acestuia.

Claims (1)

1. Revendicare

   Ansamblul magnetic supraconductor pentru masurarea momentelor magnetice nucleare, caracterizat prin aceea ca, este alcătuit dintr-un magnet supraconductor cu doua bobine supraconductoare (3) care sunt răcite la 5 - 20 K de către crioracitorul (2) prin intermediul suntului termic (4) si sunt protejate la radiația termica de 300 K, de un ecran termic (5) care prin cuplare la treapta de 50 K a crioracitorul (1) reduce transferul termic radiativ la un nivel de 1,5 Watt; proba (10) supusa măsurătorii este cuplata termic la un crioracitor (2), pentru controlul temperaturii acesteia, in domeniul 4,2-300 K; ansamblul este introdus intr-o incita vidata, criostat (6) care prezintă un doua canale axiale (7) si (8) care trec prin magnetul supraconductor si un alt canal (9) pentru introducerea probei de studiu (10) intr-o poziție fixa in interiorul zonei de câmp uniform; prin alimentarea bobinelor supraconductoare (3) de la sursa programabila de c.c. la un curent 1= 0-500 A, se obține câmpul magnetic B= 0 - 5T cu o uniformitate de 10‘³ in zona centrala a magnetului supraconductor, prin care trec cele doua canale axiale (7) si (8), zona folosita pentru accesul radiațiilor gamma sau particulelor elementare in scopul aplicării acestora pe proba de masurat (10) si înregistrarea radiației emise de către detectorii (D1),(D2),(D3).