SU866512A1

SU866512A1 - Device for testing magnetic induction measuring arrangements

Info

Publication number: SU866512A1
Application number: SU792859413A
Authority: SU
Inventors: Юрий Васильевич Афанасьев; Виктор Иванович Шеремет
Original assignee: Предприятие П/Я А-1742
Priority date: 1979-12-27
Filing date: 1979-12-27
Publication date: 1981-09-23

Description

Изобретение относится к измерительной технике и метрологии и предназначено для исследования, поверок и аттестации средств измерения, магнитной индукции.The invention relates to measuring equipment and metrology and is intended for research, verification and certification of measuring instruments, magnetic induction.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройст— ⁵во для поверки магнитометров, содержащее трехкомпонентную систему взаимно перпендикулярных катушек магнитной индукции с обмотками для компенсации постоянного магнитного поля Земли и образцовымй обмотками, источники питания, соединенные с обмотками компенсации и образцовыми обмотками, измеритель и регулятор силы электрического тока, включенные в цепь образцовой обмотки, образ—¹⁵цовый квантовый магнитометр с устройством для измерения частоты прецессии, сверхпроводящий источник магнитной индукции , выполненный в виде сверхпроводя— щей тонкостенной цилиндрической трубы, расположенной в гелиевом; криостате, устройство для измерения, регулирования и поддержания на заданном уровне темпера2 туры сверхпроводящей трубы, герметичный трубопровод, соединяющий гелиевый криостат с устройством для измерения, регулирования и поддержания на заданном уровне температуры сверхпроводящей трубы Г1] .The closest in technical essence to the proposed ustroyst- ⁵ is for checking during magnetometers comprising a three-component system of mutually perpendicular coils with magnetic induction coils for compensating the permanent magnetic field of the Earth and obraztsovymy windings, power sources connected to the windings and exemplary compensation windings meter and regulator electric currents included in the model winding circuit, sample ¹⁵ quantum magnetometer with a device for measuring the precession frequency, s a superconducting source of magnetic induction, made in the form of a superconducting thin-walled cylindrical tube located in a helium; cryostat, device for measuring, regulating and maintaining the temperature of the superconducting pipe at a predetermined level, an airtight pipe connecting the helium cryostat with a device for measuring, regulating and maintaining the temperature of the superconducting pipe G1].

Недостатком известного устройства для поверки магнитометров является недостаточно высокая точность измерений и относительно узкий рабочий диапазон в области сверхслабых магнитных полей, обусловленные недокомпенсацией вариаций магнитного поля Земли и промышленных магнитных помех при переводе трубы в сверхпроводящее состояние.A disadvantage of the known device for checking magnetometers is the insufficiently high accuracy of measurements and the relatively narrow operating range in the region of superweak magnetic fields, due to undercompensation of variations in the Earth's magnetic field and industrial magnetic interference when the pipe is converted to a superconducting state.

Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона измерений устройства для поверки средств измерения магнитной индукции.The purpose of the invention is improving accuracy and expanding the measuring range of a device for checking magnetic induction measuring instruments.

Эта цель достигается тем, что устройство для поверки средств измерения магнитной индукции, содержащее трехкомпонентную систему взаимно перпендикулярных катушек магнитной индукции с образцовыми обмотками, источники питания, из— мерители и регуляторы электрического тока, включенные в цепи образцовых обмоток, образцовый квантовый магнитометр с измерителем частоты прецессии, поворотный механизм, сверхпроводящую цилиндрическую трубу, гелиевый криостат и блок для измерения, регулирования и поддержания па заданном уровне температуры сверхпроводящей трубы с кабелем и герметичным трубопроводом для их соединения, снабжено ферромагнитным экраном, в экранированном объеме которого размещен гелиевый криостат со сверхпроводящим магнитным экраном, состоящим из одной или нескольких коаксиально расположенных сверхпроводящих цилиндрических оболочек с дном, с толщиной стенки на два порядка меньше их диаметра, каждая из которых снабжена выводной трубкой гелиевого сифона и двумя коаксиально расположенными термоизолируюшими рубашками, одна из которых размещена на наружной, а другая — на внутренней поверхности сверхпроводящей оболочки, соленоидами, размещенными коаксиально сверхпроводящей цилиндрической трубе снаружи и внутри ее полости, при этом упомянутая труба размешена в сверхпроводящем магнитном экране, коаксиально ему, на термоизолирующей рубашке, расположенной на внутренней поверхности сверхпроводящей оболочки, выполнено осевое отверстие, трехкомпонентная система взаимно перпендикулярных катушек магнитной индукции размешена в экранированном объеме внутренней сверхпроводящей обо— лочки, центр системы катушек совмещен центром экранироЕ^анного объема, ось одной из катушек совмещена с продольной осью внутренней сверхпроводящей оболочки, а° первичный преобразователь образцового квантового магнитометра разметен в центре экранированного объема сверхпроводящего магнитного экрана и соединен с немагнитным поворотным механизмом.This goal is achieved by the fact that the device for checking magnetic induction measuring instruments, containing a three-component system of mutually perpendicular magnetic induction coils with model windings, power sources, meters and electric current regulators included in the model winding circuits, a model quantum magnetometer with a precession frequency meter , a rotary mechanism, a superconducting cylindrical tube, a helium cryostat and a unit for measuring, regulating and maintaining a predetermined temperature level The conductive pipe with cable and hermetic conduit for their connection is equipped with a ferromagnetic screen, in the shielded volume of which there is a helium cryostat with a superconducting magnetic screen, consisting of one or more coaxially located superconducting cylindrical shells with a bottom, with a wall thickness two orders of magnitude smaller than their diameter, each of which is equipped with a lead-out tube of a helium siphon and two coaxially located thermally insulating shirts, one of which is located on the outside, and Guaya - on the inner surface of the superconducting shell, solenoids placed coaxially to the superconducting cylindrical tube outside and inside its cavity, while the said tube is placed in a superconducting magnetic screen, coaxially to it, on an insulating jacket located on the inner surface of the superconducting shell, an axial hole is made, a three-component a system of mutually perpendicular magnetic induction coils is placed in the shielded volume of the inner superconducting shell, the center with Stem coils aligned center shielding ^ annogo volume, the axis of one of the coils is aligned with the longitudinal axis of the superconducting inner shell, and the transducer exemplary ° quantum magnetometer mark in the center of a shielded volume, and a superconducting magnetic shield is connected to the nonmagnetic rotary mechanism.

На чертеже изображена структурная ' схема предлагаемого устройства. Устройство содержит трехкомпонентную систему катушек 1,' состоящую из трех взаимно перпендикулярных пар катушек 2, 3, 4, например катушек Гельмгольца, ось одной из пар катушек 2 ориентирована по вертикали, а оси других катушек 3 и 4 по горизонтали. Каждая пара катушек 2, 3 и 4 содержит образцовые обмотки, предназначенные для создания заданного эталонного магнитного поля. Образцовые обмотки в каждой из пар катушек 2, 3 и 4 соединены последовательно, а каждая из пар обмоток раздельно подключается через переключатель 5 к источнику 6 питания. В цепи питания образцовых обмоток установлен измеритель 7 и регулятор 8 ₅ силы электрического тока.The drawing shows a structural 'diagram of the proposed device. The device contains a three-component system of coils 1, consisting of three mutually perpendicular pairs of coils 2, 3, 4, for example Helmholtz coils, the axis of one of the pairs of coils 2 is oriented vertically, and the axis of the other coils 3 and 4 horizontally. Each pair of coils 2, 3 and 4 contains exemplary windings designed to create a given reference magnetic field. Exemplary windings in each of the pairs of coils 2, 3 and 4 are connected in series, and each of the pairs of windings is separately connected via switch 5 to the power supply 6. A meter 7 and a regulator 8 ₅ of electric current are installed in the power circuit of the model windings.

Устройство содержит также сверхпроводящий магнитный экран 9, состоящий из двух коаксиально расположенных сверхпроводящих тонкостенных оболочек 10, 11 с дном, термоизолирующих рубашек 12,13, 14 и 15, а также трубок гелиевых сифонов 16, 17 и 18. Между внутренней рубашкой 13 наружной оболочки 10 и наружной рубашкой 14 внутренней оболочки 11 установлен зазор 19, в котором размещена трубка гелиевого сифона 17. Трубка гелиевого сифона 18 размещена в полости 20 внутренней оболочки 11, а трубка гелиевого сифона 16 размещена в гели20 евой ванне гелиевого криостата 21, снаружи сверхпроводящего магнитного экрана 9. На внутренних термоизолирующих рубашках 13 и 15 в центрах днищ выполнены отверстия 22 и 23 соответственно.The device also contains a superconducting magnetic screen 9, consisting of two coaxially located superconducting thin-walled shells 10, 11 with a bottom, thermally insulating shirts 12,13, 14 and 15, as well as helium siphon tubes 16, 17 and 18. Between the inner jacket 13 of the outer shell 10 and the outer jacket 14 of the inner shell 11 has a gap 19 in which the helium siphon tube 17 is placed. The helium siphon tube 18 is placed in the cavity 20 of the inner shell 11, and the helium siphon tube 16 is placed in the gel20 bath of the helium cryostat 21, sn Ruzhi superconducting magnetic shield 9. At the inner heat-insulating jackets 13 and 15 at the centers of the bottoms of openings 22 and 23, respectively.

В месте отверстий 22 и 23 соответственно расположены области 24 и 25 внутренних поверхностей оболочек 10 и 11 не защищенные термоизолирующими рубашками.In the place of the openings 22 and 23, respectively, are located areas 24 and 25 of the inner surfaces of the shells 10 and 11 not protected by thermally insulating shirts.

Трехкомпонентная система катушек 1 размещена в рабочем экранированном объеме 26 сверхпроводящего магнитного экрана 9 так, что ее центр совмещен с центром рабочего экранированного объема ₃₅ 26, ось пары катушек 2 совмещена с продольной осью внутренней сверхпроводящей оболочки 11. Под рабочим экранированным объемом понимается объем, окружающий средство и объект измерения, изолированно ный (до заданного значения магнитной индукции на верхней его границе) от воздействия внешних постоянных и переменных магнитных полей. <В сверхпроводящем магнитном экране 9, состоящем из сверх— проводящих оболочек 10 и 11 с дном, экранированный рабочий объем 26 расположен в нижней части внутренней оболочки 11, выше ее дна. Центр рабочего экранированного объема расположен посредине его, т.е. высота экранированного объема ⁵⁰ равна θ ₍ то его центр лежит на расстоянии £ /2 от дна внутренней оболочки. Устройство содержит также сверхпрово— . дящую цилиндрическую трубу 27, размешенную в экранированном объеме 26 сверху.The three-component system of coils 1 is placed in the shielded working volume 26 of the superconducting magnetic screen 9 so that its center is aligned with the center of the working shielded volume ₃₅ 26, the axis of the pair of coils 2 is aligned with the longitudinal axis of the inner superconducting shell 11. The shielded working volume is the volume surrounding the means and an object of measurement isolated (up to a given value of magnetic induction at its upper boundary) from the action of external constant and variable magnetic fields. <In a superconducting magnetic screen 9, consisting of superconducting shells 10 and 11 with a bottom, a shielded working volume 26 is located in the lower part of the inner shell 11, above its bottom. The center of the working shielded volume is located in the middle of it, i.e. the height of the shielded volume ⁵⁰ is equal to θ ₍ then its center lies at a distance £ / 2 from the bottom of the inner shell. The device also contains a superconducting cylindrical tube 27, placed in the shielded volume 26 from above.

⁵⁵ проводящего магнитного экрана 9, коаксиально ему, источники магнитной индукции, например соленоиды 28 и 29, размещены коаксиально сверхпроводящей тру— . 866512 6 бе 27, Соленоиды 28 и 29 раздельно подключаются через переключатель 3 О к источнику 31 питания. В цепи питания соленоидов установлены измеритель 32 и регулятор 33 силы электрического тока. 5 Сверхпроводящий магнитный экран 9, трехкомпонентная система катушек 1, сверхпроводящая труба 27, соленоид 28 размещены в гелиевом криостате 21, который размещен в экранированном объеме 34 фер-10 ромагнитного экрана 35. ^{55 of the} conductive magnetic screen 9, coaxially to it, sources of magnetic induction, for example, solenoids 28 and 29, are placed coaxially with the superconducting tube. 866512 6 be 27, Solenoids 28 and 29 are separately connected via a 3 O switch to a power source 31. In the power circuit of the solenoids installed meter 32 and a regulator 33 of the electric current. 5 A superconducting magnetic screen 9, a three-component system of coils 1, a superconducting pipe 27, a solenoid 28 are placed in a helium cryostat 21, which is located in the shielded volume 34 fer-10 of the magnetic screen 35.

Гелиевый криостат 21 должен быть изготовлен из немагнитного материала, так как в противном случае, магнитные включения в стенках криостата 21, особенно 15 его внутренних оболочек 36, расположенных в экранированном объеме 26 сверхпроводящего магнитного экрана 9, будут создавать остаточное магнитное поле конечного значения в экранированном объ- 20 еме 26 сверхпроводящего экрана Θ или искажать однородность замороженного поля сверхпроводящей трубы 27 изменять его значение, т.е. фактически создавать магнитные помехи. 2?The helium cryostat 21 must be made of non-magnetic material, since otherwise, magnetic inclusions in the walls of the cryostat 21, especially 15 of its inner shells 36 located in the shielded volume 26 of the superconducting magnetic screen 9, will create a residual magnetic field of the final value in the shielded volume - 20 to 26 of the superconducting screen Θ or to distort the uniformity of the frozen field of the superconducting pipe 27 to change its value, i.e. actually create magnetic interference. 2?

Кроме того, материал, из которого изготовлен криостат 21 должен быть непроницаем для газообразного гелия, так как в противном случае газообразный гелий из гелиевой ванны криостата 21 проника- ₃₀ет в изолирующие вакуумные промежутки криостата 21 и жидкий гелий испаряется из него, а следовательно, сверхпроводящий магнитный экран 9 и сверхпроводящая труба 27 не смогут быть переведены в сверхпроводящее состояние. Гелиевый криостат 21 герметично соединен трубопроводом 3 7 с блоком 38 для измерения, регулирования и поддержания на заданном уровне температуры сверхпроводя- ₄₀шего магнитного экрана 9 и сверхпроводящей трубы 27 и кабелем 39. В состав блока 38 может входить вакуумный насос, дифференциальный манометр, маностат, вакуумные трубопроводы и вакуум— ные вентили. Изменяя давление газообразного гелия над поверхностью жидкого гелия в гелиевом криостате 21, изменяется температура жидкого гелия, а следовательно, и температура трубы 27. Откачивая вакуумным насосом блока 38 газообраз- ⁵⁰ный гелий по трубопроводу 36 из гелиевого криостата 21, можно понизить температуру сверхпроводящего экрана 9 и трубы 27 значительно ниже 4, 2 К - температуры кипения жидкого гелия при нор- ⁵⁵мальном атмосферном давлении. С помощью маностата, дифференциального манометра и системы вакуумных вентилей ус танавливается и стабилизируется заданное значение давления газообразного гелия в криостате 21, а, следовательно и заданное значение температуры и ее стабильность сверхпроводящего магнитного экрана 9 и сверхпроводящей трубы 27. При этом температура экрана 9 и трубы 27 измеряется косвенным путем — измеряядавление газообразного гелия над зеркалом жидкого гелия в гелиевой ванне криостата 21 с помощью дифференциального манометра блока'38. В центре рабочего экранированного объема 26 сверхпроводящего магнитного экрана 9 размещены первичные преобразователи 40 и 41, соединенные соответственно с образцовым квантовым магнитометром 42 и поверяемым магнитометром 43. Образцовый квантовый магнитометр 42 соединен с измерителем 44 частоты прецессии, а первичные преобразователи 40 и 41 соединены с немагнитным поворотным механизмом 45.Furthermore, the material of which the cryostat 21 is made to be impervious to helium gas, since otherwise the helium gas from the helium bath cryostat 21 pronika- ₃₀ is a vacuum insulated cryostat gaps 21 and liquid helium evaporates from it, and therefore, a superconducting the magnetic screen 9 and the superconducting tube 27 cannot be transferred to the superconducting state. Helium cryostat 21 is sealingly connected to a conduit 7 March unit 38 for measuring, regulating and maintaining a predetermined temperature level ₄₀ Sheha superconducting magnetic shield 9 and superconducting cable 27 and pipe 39. The unit 38 may include a vacuum pump, a differential pressure gauge, manostat, vacuum pipelines and vacuum valves. By changing the pressure of gaseous helium above the surface of liquid helium in the helium cryostat 21, the temperature of liquid helium and, consequently, the temperature of the pipe 27 are changed. By pumping the gaseous ⁵⁰ helium by the vacuum pump of unit 38 through the pipe 36 from the helium cryostat 21, it is possible to lower the temperature of the superconducting screen 9 and tube 27 substantially below 4, K 2 - the boiling point of liquid helium at ⁵⁵ tory normalized atmospheric pressure. Using a manostat, a differential pressure gauge and a system of vacuum valves, the set value of the pressure of gaseous helium in the cryostat 21 is established and stabilized, and therefore the set value of the temperature and its stability of the superconducting magnetic screen 9 and the superconducting pipe 27. The temperature of the screen 9 and pipe 27 measured indirectly - by measuring the pressure of gaseous helium above the liquid helium mirror in the helium bath of cryostat 21 using a differential manometer block 38. In the center of the shielded working volume 26 of the superconducting magnetic screen 9, primary transducers 40 and 41 are connected, respectively connected to an exemplary quantum magnetometer 42 and a verified magnetometer 43. An exemplary quantum magnetometer 42 is connected to a precession frequency meter 44, and the primary transducers 40 and 41 are connected to a non-magnetic rotary mechanism 45.

Устройство для проверки средств измерения магнитной индукции работает следующим образом.A device for checking the means of measuring magnetic induction works as follows.

Ферромагнитный экран 35 устройства находится под воздействием магнитных полей Земли, промышленных установок и электрофицированного транспорта. В экранированном объеме 34 ферромагнитного экрана 3 5 индукция внешнего магнитного поля В_о ослабляется ферромагнитными слоями экрана 35 до значения В^. Оболочки 10 и 11 магнитного экрана 9 находится в нормальном состоянии (при температуре значительно превышающей критическую температуру Т_с материала оболочек 10 и 11 — температуру перехода в сверхпроводящее состояние) и под действием индукции магнитного поля В^, которое пронизывает упомянутые оболочки, полость 20, трехкомпонентную систему катушек 1, трубу 27, соленоиды 28 и 29, первичные преобразователи 40 и 41 и поворотный механизм 45. Подачей жидкого гелия в трубку гелиевого сифона 17 начинает охлаждаться оболочка 10. Благодаря наличию на оболочке 10 тёрмоизолирующих рубашек 12 и 13, изготовленных, например из пенопласта, и отверстия 22 во внутренней термоизолирующей рубашке 13 быстро охлаждается только область [24 внутренней поверхности оболочки 10, расположенная s месте отверстия 22. Остальная часть оболочки, защищенная от доступа к ее поверхности холодного испаряющегося газообразного гелия и жидкого гейия термоиэолируюшая рубашками 12 и 13 охлаждается значительно медленнее и, в основном, только за счет передачи холода от открытой области 24 внутренней поверхности оболочки 10 по дну и стенкам упомянутой оболочки. Для устранения доступа холодного газообразного гелия к по- 5 верхности оболочки 10 термоизолирующие рубашки 12 и 13 выполнены по форме аналогичными соответствующим, поверхностям оболочки 1О и плотно прилегают к этим поверхностям, при этом длина руба- ю шек 12 и 13 превышает длину оболочкиThe ferromagnetic screen 35 of the device is affected by the magnetic fields of the Earth, industrial plants and electrified vehicles. The shielded screen ferromagnetic shield 34 March 5 induction in an external magnetic field _of 35 is attenuated to a value in the screen ^ ferromagnetic layers. The shells 10 and 11 of the magnetic screen 9 are in a normal state (at a temperature significantly exceeding the critical temperature T _{from the} material of the shells 10 and 11 - the temperature of the transition to the superconducting state) and under the influence of the magnetic field induction B ^, which penetrates the said shells, cavity 20, three-component coil system 1, pipe 27, solenoids 28 and 29, primary transducers 40 and 41, and rotary mechanism 45. Shell 10 starts to cool down by supplying liquid helium to the helium siphon tube 17. Due to the presence of 10 on the shell the thermally insulating shirts 12 and 13 made, for example, of foam plastic, and the holes 22 in the inner thermally insulating jacket 13 quickly cool only the region [24 of the inner surface of the shell 10 located at the location of the hole 22. The rest of the shell is protected from access to its surface by cold evaporating gaseous helium and liquid geya thermoelectrified with shirts 12 and 13 are cooled much more slowly and, mainly, only due to the transfer of cold from the open area 24 of the inner surface of the shell 10 along the bottom and wall said casing. To eliminate the access of cold gaseous helium to the 5th surface of the shell 10, the thermally insulating shirts 12 and 13 are made similar in shape to the corresponding surfaces of the shell 1O and fit snugly against these surfaces, while the length of the shanks 12 and 13 exceeds the length of the shell

10. Таким образом, после начала охлаждения на оболочке 10 возникает температурное поле, которое имеет равномерный градиент температурь! вдоль оболочки, на- 15 иболее низкой температурой обладает область 24 внутренней поверхности оболочки 10, а наиболее высокой температурой обладает открытый конец оболочки 10.10. Thus, after the start of cooling, a temperature field appears on the shell 10, which has a uniform temperature gradient! along the shell, the region 24 of the inner surface of the shell 10 has a lower temperature, and the open end of the shell 10 has the highest temperature.

Вследствие этого, первоначально в сверх- 20 проводящее состояние переходит область 24, температура которой достигла значения критической температуры Т_с сверхпроводникового материала из которого изготовлена оболочка 1О. Как только ниж— 25 няя часть дна оболочки 10 становится сверхпроводящей, силовые линии магнитного поля в силу эффекта Мейсснера обтекают эту часть оболочки. По мере продвижения границы сверхпроводящей фа- зо зы к открытому концу оболочки 10 все большая часть материала оболочки и ее внутренняя полость оказываются в ослабленном магнитном поле В q . В ослабленном поле ВQ, оказываются оболочка 11 (кото— ₃₅рая благодаря наличию термоизолирующих рубашек 14 и 15 находится в нормальном состоянии), полость 20, трехкомпо- > нентная система катушек 1, труба 27, источники магнитной индукции 28 и 29, пер- ₄₀вичные преобразователи 40 и 41 и поворотный механизм 45. После перехода в сверхпроводящее состояние всей оболочки 10 подается жидкий гелий в трубку гелиевого сифона 18 и охлаждается оболочкаAs a result of this, initially the region 24 passes into the superconducting state, the temperature of which reaches the critical temperature T _{from the} superconducting material of which the shell 1O is made. As soon as the lower 25th part of the bottom of the shell 10 becomes superconducting, the lines of force of the magnetic field, due to the Meissner effect, flow around this part of the shell. As the boundary of the superconducting phase moves toward the open end of the shell 10, an increasingly large part of the shell material and its internal cavity find themselves in a weakened magnetic field B q. In a weakened field BQ, sheath 11 (which is ₃₅ due to the presence of thermally insulating shirts 14 and 15 is in a normal state), cavity 20, three-component coil system 1, pipe 27, magnetic induction sources 28 and 29, per- ₄₀ primary converters 40 and 41 and a rotary mechanism 45. After transition to the superconducting state of the entire shell 10, liquid helium is supplied to the helium siphon tube 18 and the shell is cooled

11. Благодаря наличию на оболочке 11 термоизолирующих рубашек 14 и 15, изготовленных из пенопласта, и отверстия 23 во внутренней термойзолирующей рубашке 15 быстро охлаждается только область 25 внутренней поверхности оболочки 11, расположенная в месте отверстия 23. Остальная часть оболочки 11, защищенная от доступа к ее поверхности холодного испаряющегося газообразного гелия и жидкого гелия термоизолирующими рубашками 14 и 15 охлаждается значительно медленнее и, в основном, только за счет передачи холода от открытой области 25 внутренней поверхности оболочки 11 по дну и стенкам упомянутой оболочки. Для устранения доступа холодного газообразного гелия к поверхностям оболочки 11 термоизолирующие рубашки 14 и 15 вы- ‘ полнены по форме аналогично форме соответствующих поверхностей оболочки 10 и плотно прилегают к этим поверхностям, при этом длина рубашек 14 и 15 превы- . шает длину оболочки 11. Таким образом, после начала охлаждения на оболочке 11 возникает температурное поле, которое имеет равномерный градиент температуры вдоль оболочки, при этом наиболее низкой температурой обладает область 25 внутренней поверхности оболочки 11, а наиболее высокой температурой обладает открытый конец оболочки 11. Вследствие · этого, первоначально в сверхпроводящее состояние переходит область 25, температура Т которой достигла значения критической температуры Т_с сверхпроводникового материала, из которого изготовлена оболочка 11. Как только нижняя часть дна оболочки 11 становится сверхпроводящей, силовые линии магнитного поля 6(2 в силу эффекта Мейсснера обтекают эту часть оболочки. По мере продвижения границы сверхпроводящей фазы к открытому концу оболочки 11 все большая часть материала оболочки и ее внутренняя полость 20 оказываются в ослабленном магнитном поле В ослабленном поле &-J оказываются трехкомпонентная система катушек 1, труба 27, соленоиды 28 и 29, первичные преобразователи 40 и 41 и поворотный механизм 45. Сверхпроводящая труба 27 находится при этом в нормальном состоянии, поскольку критическая температура Т_с материала, из которого изготовлена труба 27 ниже температуры 4,2 К кипения жидкого гелия при нормальном атмосферном давлении. Дая дальнейшего ослабления магнитного поля может испольΛ зоваться третья, четвертая и т.д. сверхпроводящие оболочки с термоизолирующими рубашками аналогичной конструкции. Количество сверхпроводящих оболочек в сверхпроводящем экране устанавливается исходя из необходимого значения остаточного магнитного поля В _п,равного 1О*⁴⁴Тл. Эффективное экранирование постоянной части магнитного поля Земли, вариаций магнитного поля Земли и промышленных магнитных помех, проникающих в полость 20 оболочки 11 через ее открытый конец и экспоненциально затухающих вглубь полости обеспечивается выбором размеров оболочки 11 - отношения длины оболочки L к ее диаметру й. Чем больше отношение L/сЗ ; тем выше коэффициент экранирова. ния в нижней части полости 20 оболочки 11, т.е. в экранированном объеме 26. По сигналу с первичного преобразова— теля 40 образйового квантового магнито-» метра 42, поступающему на измеритель 44 частоты прецессии с высокой точностью определяется значение остаточного магнитного поля В_п, Затем первичный преобразователь 40 удаляется с центра экранирования объема 26 и на его место устанавливается первичный преобразователь 41 поверяемого магнитометра 43. Затем производится отсчет его выходного сигнала, т.е. осуществляется его поверка. Задаваемое значение вертикальной составляющей эталонного магнитного поля В, >R11. Due to the presence on the shell 11 of thermally insulating shirts 14 and 15 made of foam, and the hole 23 in the inner thermally insulating jacket 15, only the region 25 of the inner surface of the shell 11 located at the location of the hole 23 is rapidly cooled. The rest of the shell 11, protected from access to of its surface of cold evaporating gaseous helium and liquid helium with thermally insulating shirts 14 and 15 is cooled much more slowly and mainly due to the transfer of cold from the open area 25 of the inner surface and shell 11 along the bottom and walls of said shell. To eliminate the access of cold gaseous helium to the surfaces of the shell 11, the thermally insulating shirts 14 and 15 are made similar in shape to the shape of the corresponding surfaces of the shell 10 and fit snugly against these surfaces, with the lengths of the shirts 14 and 15 exceeding. extends the length of the shell 11. Thus, after the start of cooling, a temperature field appears on the shell 11, which has a uniform temperature gradient along the shell, while the region 25 of the inner surface of the shell 11 has the lowest temperature, and the open end of the shell 11 has the highest temperature. · Of this, initially the region 25 passes to the superconducting state, the temperature T of which reaches the critical temperature T _{from the} superconducting material of which spot 11. As soon as the lower part of the bottom of the shell 11 becomes superconducting, the lines of force of the magnetic field 6 (2 due to the Meissner effect flow around this part of the shell. As the boundary of the superconducting phase moves toward the open end of the shell 11, more and more of the shell material and its internal cavity 20 are in a weakened magnetic field. In a weakened field & -J, there is a three-component system of coils 1, pipe 27, solenoids 28 and 29, primary transducers 40 and 41 and rotary mechanism 45. The superconducting pipe 27 is in this case tory state, since the critical temperature T _c of the material of construction of the pipe 27 below the temperature of 4.2 K, the boiling of liquid helium at normal atmospheric pressure. In order to further weaken the magnetic field, a third, fourth, etc. can be used. superconducting shells with thermally insulating jackets of a similar design. The number of superconducting shells in the superconducting screen is set based on the required value of the residual magnetic field B _p equal to 1 0 * ⁴⁴ T. Effective shielding of the constant part of the Earth’s magnetic field, Earth’s magnetic field variations and industrial magnetic interference penetrating the cavity 20 of the shell 11 through its open end and decaying exponentially into the cavity is ensured by the choice of the dimensions of the shell 11 — the ratio of the shell length L to its diameter й. The larger the ratio L / s3; the higher the screening coefficient. niya in the lower part of the cavity 20 of the shell 11, i.e. in the shielded volume 26. Based on the signal from the primary transducer 40 of the sample quantum magnetometer 42, supplied to the precession frequency meter 44, the value of the residual magnetic field V _p is determined with high accuracy. Then, the primary transducer 40 is removed from the center of the shielding volume 26 and its place is set by the primary transducer 41 of the magnetometer 43 being verified. Then, its output signal is counted, i.e. verification is carried out. Preset value of the vertical component of the reference magnetic field B,> R

Ί-ι Π создается путем подачи электрического тока от источника 6 питания через переключатель 5 в катушки 2, постоянные которых определяются расчетным или экспериментальным путем. Необходимые значения тока в катушках 2 устанавливаются регулятором 8 и измеряются измерителем 7 силы тока. Задаваемые значения горизонтальных составляющих эталонного магнитного полясоздаются поочередно путем подачи электрического тока от источника 6 питания через переключатель 5 соответственно в катушки 3 и 4. С помощью поворотного механизма. 45 производится вращение первичных преобразователей 40 и 41 для совмещения их магнитных осей чувствительности с соответствующими магнитными осями катушек 2,3 и 4. Учитывая, что магнитные катушки 2, 3 и 4 размещены в гелиевой ванне гелиевого криостата 21 и находятся при температуре 4,2 К жидкого гелия, их магнитные постоянные обладают высокой Стабильностью, вследствие высокой стабильности температуры жидкого гелия, порядка 0,01-0,0001 К, и низких значений коэффициентов температурного расширения материалов, используемых для изготовления катушек 2, 3 и 4. С помощью катушек 2, 3 и 4 создаются эталонные поля,, например, в диапазоне от 1О+⁴до 10~®Тл. Для создания заданного значения эталонного поля в диапазоне', например, от 10”® до 10~® Тл подается электрический ток от источника 31 питания через переключатель 30 в источник магнитной индукции, например соленоид 28, постоянная которого определяется расчетным или экспериментальным путем. Необходимые значения тока в соленоиде 28 устанавливаются регулятором 33 и измеряются измерителемΊ-ι Π is created by supplying electric current from a power source 6 through a switch 5 to coils 2, whose constants are determined by calculation or experimentally. The required current values in the coils 2 are set by the regulator 8 and measured by a current meter 7. The set values of the horizontal components of the reference magnetic field are created alternately by applying an electric current from the power source 6 through the switch 5, respectively, to the coils 3 and 4. Using a rotary mechanism. 45, the primary transducers 40 and 41 are rotated to combine their magnetic sensitivity axes with the corresponding magnetic axes of the coils 2,3 and 4. Given that the magnetic coils 2, 3 and 4 are placed in the helium bath of the helium cryostat 21 and are at a temperature of 4.2 K liquid helium, their magnetic constants have high stability, due to the high stability of the temperature of liquid helium, of the order of 0.01-0.0001 K, and low values of the coefficients of thermal expansion of the materials used for the manufacture of coils 2, 3 and 4. Using coils 2, 3 and 4, reference fields are created, for example, in the range from 1O + ⁴ to 10 ~ ®T. To create a specified value of the reference field in the range of, for example, from 10 ”® to 10 ~ ® T, an electric current is supplied from the power supply 31 through the switch 30 to the magnetic induction source, for example, a solenoid 28, whose constant is determined by calculation or experimentally. The required current values in the solenoid 28 are set by the regulator 33 and measured by a meter

25” • 866512 10 силы тока. Путем откачки паров газообразного гелия из гелиевой ванны гелиевого криостата 21 по герметичному трубопроводу 37 блоком 3 8, температура трубы 27 понижается ниже ₍ т.е. труба 27 переводится в сверхпроводящее состояние. Затем температура сверхпроводящей трубы 27 понижается до значения равного или меньшего 0,8 Tq и на этом уровне поддерживается неизменной с точностью равной или больше 0,001 К. Вышеизложенное требование вызвано тем,что при Т близкой к Т_с изменение глубины проникновения магнитного поля в стенки трубы 27 от изменения ее температуры на несколько порядков больше, чем при температуре трубы 27 ’меньшей или равной 0,8Tc_ta следовательно, стабильность замороженного поля сверхпроводящей трубы 27 πρκΤέ 0,8Т_сна несколько порядков выше. Требования к стабильности температуры трубы определяется также требованиями к температурной стабильности площади поперечного сечения трубы 27, которая также влияет на стабильность замороженного поля.25 ”• 866512 10 current. By pumping out gaseous helium vapor from the helium bath of the helium cryostat 21 through the airtight pipe 37 by block 3 8, the temperature of the pipe 27 decreases below ₍ i.e., the pipe 27 becomes superconducting. Then, the temperature of the superconducting pipe 27 decreases to a value equal to or lower than 0.8 Tq and at this level is maintained constant with an accuracy equal to or greater than 0.001 K. The above requirement is caused by the fact that at T close to T _{c the} change in the depth of penetration of the magnetic field into the pipe walls 27 from a change in its temperature many orders of magnitude greater than the temperature of the pipe 27 'is less than or equal 0,8Tc _t a thus frozen field stability of the superconducting tube 27 πρκΤέ 0,8T _with several orders of magnitude higher. to pipe temperature stability requirements are also defined the requirements for thermal stability of the cross-sectional area pipe 27, which also affects the stability of the frozen field.

Благодаря явлению захвата магнитного потока трубой 27 при ее переходе в сверхпроводящее состояние, приложенное эталонное поле замораживается в ней. По сигналу с первичного преобразования 40 образцового квантового магнитометра 42, поступающему на-измеритель 44 частоты прецессии определяется значение замороженного эталонного поля В4.^.Затем первичный преобразователь 40 образцового квантового магнитометра 42·. удаляется с центра сверхпроводящей трубы 27 и на его место устанавливается первичный преобразователь 41 поверяемого магнитометра 43. Затем производится отсчет его выходного сигнала, т.е. осуществляется его поверка. Вследствие того, что токи, поддерживающие замороженное магнитное поле в полости сверхпроводящей трубы 27 являются незатухающими (сверхпроводник . обладает идеальной проводимостью), то замороженное поле обладает чрезвычайно высокой стабильностью. Теоретически рассчитано и экспериментально подтверждено,¹что относительная стабильность замороженного магнитного поля сверхпроводящей трубы, стабильность температуры которой порядка 0,001 К, не хуже чем 10'⁹, т.е. стабильность иноткции поля 10^_2> Тл, не хуже чем i 10~’²Тл. При этом промышленные магнитные помехи и вариации магнитного поля Земля экранируются ферромагнитным экраном 35, сверхпроводящим маг11 866512 нитным экраном 9 и сверхпроводящей трубой 27. Сверхпроводящая труба 27 выполняется цилиндрической исходя из высоких требований к однородности замороженного магнитного поля. После проведения повер- ₅ки магнитометра 43 в замороженном поле 8-цс помощью блока 38 температура трубы 27 повышается до значения выше критической температуры т_& и труба 27 переводится в нормальное состояние, а за- ю мороженное поле В сбрасывается. Соленоидом 28 создается второе заданное значение эталонного магнитного поля ₍температура трубы 27 вновь понижается до значения 0,8Т_с и на этом уровне стабилизируется. Труба 27 при переходе в сверхпроводящее состояние замораживает поле 8 ±значение которого определяется образцовым квантовым магнитометром 42, а затем в этом поле поверяется поверя— емый магнитометр 43. При дальнейшем замораживании в сверхпроводящей трубе 27 ряда заданных значений эталонного магнитного поля , процедура нагрева трубы 27 выше Т_с и охлаждения ₂₅ниже Т_с повторяются вышеописанным способом. Для создания заданного значения индукции калибровочного поля подается электрический ток от источника 31 питания через переключатель 30 и источник индукции, например соленоид 29. Необходимые значения тока в соленоиде 29 устанавливаются регулятором 33 и измеряются измерителем 32 силы тока.Due to the phenomenon of magnetic flux capture by the tube 27 upon its transition to the superconducting state, the applied reference field is frozen in it. The signal from the primary conversion 40 of the exemplary quantum magnetometer 42 supplied to the precession frequency meter 44 determines the value of the frozen reference field B4. Then the primary transducer 40 of the exemplary quantum magnetometer 42 ·. is removed from the center of the superconducting pipe 27 and a primary transducer 41 of the magnetometer 43 being verified is installed in its place. Then, its output signal is counted, i.e. verification is carried out. Due to the fact that the currents supporting the frozen magnetic field in the cavity of the superconducting pipe 27 are undamped (superconductor. Has perfect conductivity), the frozen field has extremely high stability. It has been theoretically calculated and experimentally confirmed ¹ that the relative stability of the frozen magnetic field of a superconducting pipe, whose temperature stability is of the order of 0.001 K, is no worse than ^10'9 , i.e. field inversion stability 10 ^_2> T, not worse than i 10 ~ ' ² T. In this case, industrial magnetic interference and variations in the Earth's magnetic field are shielded by a ferromagnetic screen 35, a superconducting magnetic screen 11 866512 and a superconducting pipe 27. The superconducting pipe 27 is cylindrical based on high requirements for the uniformity of the frozen magnetic field. Following pover- ₅ ki magnetometer 43 in a frozen field 8 nc unit 38 via the pipe 27, the temperature rises to values above the critical temperature T _b and the pipe 27 is transferred to the normal state, and the ice cream za- th field B is reset. Solenoid 28 creates a second predetermined reference value of the magnetic field _(the temperature of the pipe 27 is reduced again to a value of 0,8T _to and stabilized at that level. The tube 27 at the transition to the superconducting state freezes 8 ± field whose value is determined by an exemplary quantum magnetometer 42, and then this field is checked poverya- emy magnetometer 43. further freezing in the superconducting tube 27 a number of predetermined reference values of magnetic field, the tube 27 above the heating procedure and cooling _to T ₂₅ are repeated below T _c ysheopisannym manner. To create a calibration setpoint field induction electric current is applied from the power source 31 via a switch 30 and an induction source, such as a solenoid 29. The required values of current in the solenoid 29 mounted regulator 33 and measured by meter 32 amperage.

Таким образом, учитывая вьюокую времепную стабильность замороженного магнитного поля порядка 10~θ в диапазоне полей 1(7^-10^-^ Тл, а также высокую суммарную эффективность экранирования ферромагнитного экрана, сверхпроводяше— го магнитного экрана и сверхпроводящей трубы, позволяющих уменьшить внешние магнитные помехи до значения порядка + 10^Тл, можно сделать- вывод о том, что погрешность поверки с помощью предлагаемого устройства в диапазоне полей ΙΟ”⁴⁴ — 10 ⁷ Тл будет составлять 1 — • ICT⁷ %, а в диапазоне полей 1О^,0-1О ^Тл10~⁴ - 1О⁷%. В то время как для известного устройства погрешность поверки только в диапазоне полей 10 — 10 Тл будет составлять 0,1—10~⁴%, что на три порядка хуже. Приведенные выше данные также показывают, что предлагаемое уст ройство, в отличие от известного, позволяет производить поверку магнитометров с низким порогом чувствительности и высоким классом точности в диапазоне полей 1О^⁴-1О⁴ Тл, т.е. позволяет рас45 ширить рабочий диапазон примерно на четыре порядка.Thus, taking into account the view time stability of a frozen magnetic field of the order of 10 ~ θ in the field range 1 (7 ^ -10 ^- ^ T, as well as the high total screening efficiency of the ferromagnetic screen, superconducting magnetic screen and superconducting pipe, which can reduce external magnetic interference up to a value of the order of + 10 ^ T, we can conclude that the error of verification using the proposed device in the field range ΙΟ ” ⁴⁴ - 10 ⁷ T will be 1 - • ICT ⁷ %, and in the field range 1О ^{, 0} -1О ^ Tl10 ~ ⁴ - 1О ⁷ %. While d For a known device, the verification error only in the field range 10 - 10 T will be 0.1-10 ~ ⁴ %, which is three orders of magnitude worse.The above data also show that the proposed device, in contrast to the known one, allows the calibration of magnetometers with a low threshold of sensitivity and a high accuracy class in the range of fields 1О ^ ⁴ -1О ⁴ Т, that is, it allows expanding the operating range by about four orders of magnitude.

Claims

(54) DEVICE FOR VERIFICATION OF MEASURING MEASUREMENTS OF MAGNETIC INDUCTION The invention relates to measuring equipment and metrology and is intended for research, verification and certification of magnetic induction measurement tools. The closest in technical essence to the present invention is a device for calibrating magnetometers containing a three-component system of mutually perpendicular magnetic induction coils with windings to compensate for the permanent magnetic field of the Earth and exemplary windings, power sources connected to compensation windings and exemplary windings, meter and an electric current regulator included in an exemplary winding circuit, an exemplary quantum magnetometer with a device for measuring the precession frequency, A superconducting source of magnetic induction, made in the form of superconducting necks of a thin-walled cylindrical tube located in a helium: cryostat, a device for measuring, regulating and maintaining the temperature of a superconducting pipe at a given level, a tight pipe connecting helium cryostat with a device for measuring controlling and maintaining the temperature of the superconducting tube G1 at a predetermined level. A disadvantage of the known device for calibrating magnetometers is the insufficiently high accuracy of measurements and a relatively narrow working range in the region of super-weak magnetic fields. caused by undercompensation of variations in the Earth's magnetic field and industrial magnetic interference when the pipe is brought into the superconducting state. The purpose of the invention is to improve the accuracy and expand the range of measurement of the device for calibrating the means of measuring magnetic induction. This goal is achieved by the fact that a device for calibrating magnetic induction measuring instruments, containing a three-component system of mutually perpendicular magnetic induction coils with ostatic windings, power sources, gauges and electric current regulators included in the circuits of the sample windings, is an exemplary quantum magnetometer with a precession frequency meter, a pivoting mechanism, a superconducting cylindrical tube, a helium cryostat, and a unit for measuring, controlling, and maintaining a predetermined temperature level A superconducting pipe with a cable and a sealed pipe for their connection is provided with a ferromagnetic shield, in a shielded volume of which a helium cryostat with a superconducting magnetic shield is placed, consisting of one or more coaxially arranged superconducting cylindrical shells with a bottom, with a wall thickness of two orders smaller than their diameter, each of which is equipped with a helium siphon discharge tube and two thermally insulated jackets coaxially arranged, one of which is placed on the outside Oh, and the other - on the inner surface of the superconducting shell, solenoids placed coaxially over the superconducting cylindrical sleep tube of the gun and inside its cavity, while the pipe is placed in a superconducting magnetic screen, coaxially on it, on the thermal insulating jacket located on the the inner surface of the superconducting shell, an axial hole is made, the three-component system of mutually perpendicular magnetic induction coils is placed in a shielded volume of the inner superconducting shell , The center of the coil system combined. the center of the shielded volume, the axis of one of the coils is aligned with the longitudinal axis of the inner superconducting shell, and the primary transducer of the sample quantum magnetometer is lea in the center of the shielded volume of the rotating magnetic screen and is connected to a nonmagnetic rotary mechanism. devices. The device contains a three-component system of coils 1 consisting of three mutually perpendicular pairs of coils 2, 3, 4, for example, Helmholtz coils, the axis of one of the pairs of coils 2 is oriented vertically, and the axis of the other coils 3 and 4 horizontally. Each pair of coils 2, 3, and 4 contains exemplary windings designed to create a predetermined magnetic field. The exemplary windings in each of the pairs of coils 2, 3 and 4 are connected in series, and each of the pairs of windings is separately connected via switch 5 to the power supply 6. A meter 7 and an electric current regulator 8 are installed in the power supply circuit of the model windings. The device also contains a superconducting magnetic shield 9, consisting of two coaxially arranged superconducting thin-walled shells 1O, 11 with a bottom, thermal insulating shanks 12.13, 14 and 15, as well as tubes of helium siphons 16, 17 and 18. Between the inner jacket 13 of the outer shell 10 and the outer jacket 14 of the inner shell 11 there is a gap 19 in which a helium siphon tube 17 is placed. A helium siphon tube 18 is placed in the cavity 20 of the inner shell 11, and a helium siphon tube 16 is placed in a helium bath of a helium cryostat 21, outside the superconducting magnetic screen 9. On the inner insulating shirts 13 and 15 in the centers of the bottoms are made holes 22 and 23, respectively. In the place of the holes 22 and 23 respectively, there are areas 24 and 25 of the inner surfaces of the shells 10 and 11 not protected by thermal insulating jackets. The three-component system of coils 1 is placed in the working shielded volume 26 of the superconducting magnetic screen 9 so that its center is aligned with the center of the working shielded volume 26, the axis of the pair of coils 2 is aligned with the longitudinal axis of the inner superconducting shell 11. By working shielded volume is meant the volume surrounding the means and object of measurement, isolated (up to a given value of magnetic induction at its upper boundary) from the effects of external constant and variable magnetic fields. In a superconducting magnetic screen 9 consisting of superconducting shells 10 and 11 with a bottom, a shielded working volume 26 is located in the lower part of the inner shell 11, above its bottom. The center of the working shielded volume is located in the middle of it, t. e. the height of the shielded volume is C, then its center lies at the distance S / 2 from the bottom of the inner shell. The device also contains a superconducting cylindrical tube 27 placed in a shielded volume 26 over the conductive magnetic screen 9, coaxial to it, sources of magnetic induction, for example solenoids 28 and 29, coaxially inserted superconducting neck tube 27, solenoids 28 and 29 are separately connected via a 3 O switch to power supply 31. In the power supply circuit of the solenoids, a meter 32 and a regulator 33 of electric current are installed. A superconducting magnetic screen 9, a three component system of coils 1, a superconducting tube 27, a solenoid 28 are placed in a helium cryostat 21, which is placed in a shielded volume 34 of a ferromagnetic screen 35, a helium cryostat 21 must be made of a nonmagnetic material, because otherwise In this case, magnetic inclusions in the walls of the cryostat 21, especially its inner shells 36, located in the shielded volume 26 of the superconducting magnetic shield 9, will create a residual magnetic field of finite value in the shielding In this case, the volume 26 of the superconducting screen 0 or distort the homogeneity of the frozen field of the superconducting pipe 27 to change its value, t, e, actually create magnetic interference. In addition, the material from which the cryostat 21 is made must be impermeable to helium gas, since otherwise helium gas from the helium bath of the cryostat 21 penetrates into the insulating vacuum gaps of the cryostat 21 and liquid helium evaporates from it, and consequently, the superconducting magnetic screen 9 and the superconducting tube 27 cannot be transferred to the superconducting state. A helium cryostat 21 is tightly connected by a pipe 37 to a unit 38 for measuring. Nor can the temperature of the superconducting magnetic shield 9 and the superconducting tube 27 and cable 39 be regulated and maintained at a predetermined level. The unit 38 may include a vacuum pump, a differential pressure gauge, a manostat, vacuum lines and vacuum valves. By varying the pressure of the gaseous helium above the surface of the liquid helium in the helium cryostat 21, the temperature of the liquid helium changes, and consequently, the temperature of the pipe 27. Having pumped out the helium gas by the vacuum pump of the unit 38 through the pipeline 36 from the helium cryostat 21, the temperature of the superconducting screen 9 and the pipe 27 well below 4, 2 K can be lowered - the boiling temperature of the liquid helium at normal pressure. With the aid of a manostat, a differential manometer and a system of vacuum valves, the predetermined value of the pressure of the gaseous helium in the cryostat 21, and, consequently, the predetermined temperature value and its stability of the superconducting magnetic shield 9 and the superconducting tube 27 are established and stabilized. At the same time, the temperature of the screen 9 and the tube 27 is measured indirectly - by measuring the pressure of the helium gas above the mirror of the liquid helium in the helium bath of the cryostat 21 with a differential pressure gauge of the unit 38. In the center of the working shielded volume 26 of the superconducting magnetic screen 9, primary transducers 40 and 41 are placed, connected, respectively, with the exemplary quantum magnetometer 42 and the measurable magnetometer 43. An exemplary quantum magnetometer 42 is connected to a precession frequency meter 44, and the transducers 40 and 41 are connected to a non-magnetic rotary mechanism 45. A device for testing magnetic induction measuring means operates as follows. The ferromagnetic screen 35 of the device is under the influence of the magnetic fields of the Earth, industrial installations and electrified transport. The 13 shielded volume 34 of the ferromagnetic shield 35, the Biemfjero magnetic field induction BQ is weakened by the ferromagnet by the first layers of the shield 35 to the value B. The shells 10 and 11 of the magnetic screen 9 are in a normal state (at a temperature much higher than the critical temperature T of the mother, the 1O shells and 11 are the transition temperature to the superconducting state 1) and under the influence of the magnetic field B, which penetrates the said shells, the cavity 20, the three-component system of the rollers 1, the pipe 27, the solenoids 28 and 29, the primary transducers 4O and 41 and the rotary mechanism 45. By supplying liquid helium to the helium siphon tube 17, the shell Y begins to cool. Due to the presence on the casing 10 of the thermal insulating; stitching shrub 12 and 13, made, for example, of foam plastic, and the holes 22 in the inner insulating jacket 13 quickly cooled. only the region 24 of the inner surface of the shell 10, located at the opening of the hole 22, is waited. The rest of the shell, protected from access to its surface by a cold glue gas and liquid helium, and the thermal insulating jacket 12 and 13 are cooled much more slowly and. mainly only due to the transfer of cold from the open area 24 of the inner surface of the shell 1O along the bottom and the wall of the said shell. To eliminate the access of cold gaseous gels to the surface of the U shell, the thermally insulating shirts 12 and 13 are similar in shape to the corresponding surface 1O shell and fit snugly to these surfaces, with the length of the shirts 12 and 13 exceeding the length of the shell 10. after the start of cooling, a temperature field arises on the shell Yu, which has a uniform temperature gradient along the shell, the region 24 of the inner surface of the shell 10 has the lowest temperature, and the highest temperature The uray has an open end of the shell 1O. As a result, region 24 initially transitions to the superconducting state, the temperature of which has reached the critical temperature T of the superconducting material from which the shell Y is prepared. As soon as the bottom of the shell Yu becomes superconducting, the magnetic field lines & due to the Meissner effect, they wrap around this part of the shell. As the superconductor of the 1st phase moves toward the open end of the shell 10, an increasing majority of the shell material and its internal cavity turn out to be in a weakened magnetic field. In a weakened BQI field, there is a shell 11 (which, due to the presence of thermal insulating shirts 14 and 15, is in a normal state), a cavity 2O, a three-component system of coils 1, a pipe 27, magnetic induction sources 28 and 29, primary converters 40 and 41 and swivel mechanism 45. After the superconducting state of the entire shell, Yu, is supplied, liquid helium is fed into the helium siphon tube 18 and the shell 11 is cooled. Thanks to the casing) on the shell 11 of thermally insulating shirts 14 and 15 made of foam plastic and the opening 23 in the internal heat insulating jacket 15, only the area 25 of the internal surface of the sleeve 11 located in the area of the opening 23 is rapidly cooled. The rest of the shell 11, protected from access to its surface by cold evaporating gaseous gels and liquid gels by thermally insulated jackets 14 and 15, cools much more slowly and, basically, only due to the transfer of cold from the opening of that area 25 of the inner surface of the shell 11 to the bottom and walls mentioned shell. To eliminate the access of cold gaseous f / w to the surfaces of the shell 11, the thermally insulating shirts 14 and 15 are shaped in a manner similar to the shape of the corresponding surfaces of the shell Yu and fit snugly to these surfaces, while the length of the jackets 14 and 15 exceeds the length of the shell 11. Thus, after the start of cooling, a temperature field arises on the shell 11, which has a uniform temperature gradient along the shell, with the region 25 of the inner surface of the shell 11 having the lowest temperature, and the open end of the shell 11 has the highest temperature. As a result, the region 25 initially passes to the superconducting state, the temperature T of which has reached the value of the critical temperature T of the superconducting material of which the shell 11 is made. As soon as the bottom of the shell 11 becomes superconducting, the magnetic field lines 6ri, due to the Meissner effect, flow around this part of the shell. As the boundary of the superconducting phase advances towards the open end of shell 11, a larger part of the shell material and its internal cavity 20 appear in a weakened magnetic field. In a weakened field & There are a three-component system of coils 1, a tube 27, solenoids 28 and 29, primary transducers 4O and 41, and a turning mechanism 45. In this case, the superconducting tube 27 is in a normal state, since the critical temperature TC. the material from which the tube 27 is made is below the 4.2 K temperature of boiling liquid helium at normal atmospheric pressure. Yes, a third, fourth, and so on can be used to further weaken the magnetic field. d. superconducting shells with thermal insulating shrubs of similar design. The number of superconducting shells in the superconducting screen is determined on the basis of the required value of the residual magnetic field B p i equal to 1 O l. Effective shielding of a constant part of the Earth's magnetic field, variations in the Earth's magnetic field and industrial magnetic interference that penetrates the cavity 20 of the shell 11 through its open end and decays exponentially decaying deep into the cavity by selecting the size of the shell 11 — the ratio of the shell length L to its diameter c1. The larger the ratio b / s3, the higher the shielding factor in the lower part of the cavity 20 of the shell 11, t. e. in shielded volume 26. The signal from the initial converter 40 of the sample quantum magnetometer 42 fed to the frequency generator 44 carries the value of the residual magnetic field B with high accuracy. Then the primary converter 40 is removed from the center of shielding of the volume 26 and in its place the primary converter 41 of the turned magnetometer 43 is installed. Then, its output is counted, t. e. it is calibrated. The set value of the vertical component of the reference magnetic field b, R is created by applying electric current from the power source 6 through the switch 5 to the coils 2, the constants of which are determined by calculation or experimentally. The required current values in the coils 2 are set by the regulator 8 and are measured by a current meter 7. The set values of the horizontal components of the reference. The magnetic field ftj,, By Wu, is created alternately by applying electrical current from the power source 6 through switch 5 to the coils 3 and 4, respectively. Using the swivel mechanism. 45, the primary converters 40 and 41 are rotated to align their magnetic sensitivity axes with the corresponding magnetic axes of coils 2, 3 and 4, taking into account that magnetic coils 2, 3 and 4 are placed in a helium bath of a helium cryostat 21 and are at a temperature of 4 , 2 K liquid gels, their magnetic constants are highly stable due to the high stability of the temperature of the liquid gels, of the order of 0.01-0,0001 K, and low values of the coefficients of thermal expansion of the materials used to manufacture the coils 2 3 and 4. With the help of Katy 2, 3 and 4, reference sweats are created,. for example, in the range of 10 T. To create a predetermined value of the reference field in the range, for example, from 10 to 10 T, electric current is supplied from power supply 31 through switch 30 to a source of magnetic induction, for example a solenoid 28, whose constant is determined by calculation or experimentally. The required values of the current in the solenoid 28 are set by the regulator 33 and measured with a 1 P meter, 32 currents. By pumping out the helium gas vapor from the helium bath of the helium cryostat 21 through the hermetic pipe 37 by the block 38, the temperature of the pipe 27 drops below T. . t. e. tube 27 is brought to the superconducting state. Then the temperature of the superconducting tube 27 decreases to a value equal to or less than 0.87, and at this level it is kept constant with an accuracy equal to or greater than O, OO1 K. The above reasoning is caused by the fact that, at T close to T, the change in the depth of penetration of the magnetic field into the walls of pipe 27 from a change in its temperature is several orders of magnitude greater than at a temperature of pipe 27 less than or equal to 0.8 Tc, and therefore the stability of the frozen field is superconducting pipes 27 at 0.8Ts, several orders of magnitude higher. The requirements for the temperature stability of the pipe are also determined by the requirements for the temperature stability of the cross-sectional area of the pipe 27, which also affects the stability of the frozen field. Due to the capture of the magnetic flux by the tube 27 when it enters the superconducting state, the applied reference field B is frozen therein. The signal from the primary conversion 40 of the reference quantum magnetometer 42 arriving at the precession frequency meter 44 determines the value of the frozen reference field BJ. . Then the primary converter 40 of the exemplary quantum magnetometer 42 is removed from the center of the supercontinuous tube 27 and the primary converter 41 of the magnetometer being turned 43 is placed in its place. Then, its output signal is counted, t. e. it is calibrated. Due to the fact that the currents supporting the frozen magnetic field in the cavity of the superconducting tube 27 are continuous (superconductor. possesses ideal conductivity), then the frozen field possesses extremely high stability. It is theoretically calculated and experimentally confirmed that the relative stability of the frozen magnetic field of a superconducting tube, the temperature stability of which is of the order of 0.001 K, is not worse than 10, tons. e. stability of the field of 10 Tl, not worse than ±. At the same time, industrial magnetic interference and variations of magnetic FIELD The earth is shielded by a ferromagnetic screen 35, a superconducting magnetic screen 9 and a superconducting tube 27. The superconducting tube 27 is cylindrical based on the high homogeneity of the frozen magnetic field. After the magnetometer 43 is calibrated in a frozen field using block 38, the temperature of the tube 27 rises to a value above the critical temperature m, and the tube 27 is brought to its normal state, and the frozen field B ± is reset. The solenoid 28 creates a second predetermined value of the reference magnetic field. The temperature of the tube 27 is again lowered to the value O. . and is stabilized at this level. Pipe 27, when it goes into the superconducting state, freezes field 8 whose value is determined by an exemplary quantum magnetometer 42 and then a turnable magnetometer 43 is verified in this field. Upon further freezing in the superconducting tube 27, a number of given values of the reference magnetic field, Sf, the procedure for heating pipe 27 above T, and cooling below Tj-are repeated as described above. To create a predetermined induction value of the calibration field, an electric current is supplied from the power source 31 through a switch 30 and an induction source, such as a solenoid 29. The required current values in the solenoid 29 are set by the regulator 33 ti are measured by a current meter 32. Thus, taking into account the high temporal stability of the frozen magnetic field of about 10 in the field range T, as well as the high total screening efficiency of the ferro magnetic screen, superconducting magnetic screen and superconducting pipe, which can reduce external magnetic interference to the order value, To draw a conclusion that the verification error using the proposed adjustment in the field range - 10 T will be 1%, and in the field range 10 -10 T -. At the same time, for a known device, the calibration error only in a field range of 10-1 O T will be 0 ,, which is three orders of magnitude worse. The above data also shows that the proposed device,. in contrast to the known, it allows calibration of magnetometers with a low sensitivity threshold and a high accuracy class in the range of Tl, t. e. allows you to extend the working range by about four orders of magnitude. Apparatus for checking the means of measuring magnetic induction, comprising a three-component system of mutually perpendicular magnetic induction coils with sample windings, power sources, gauges and current regulators included in the circuits of the sample windings, an exemplary quantum magnetometer with a precession frequency meter, a turning mechanism, superconducting cylindrical tube, helium cryostat and unit for measuring, adjusting and maintaining superconducting temperature at a given level A conduit with a cable and a sealed conduit for the connection, characterized in that, in order to increase the accuracy and expand the measurement range, it is equipped with a ferromagnetic shield, in a shielded volume of which a helium cryostat with a superconducting magnetic shield is placed superconducting cylindrical shells with a bottom, with a wall thickness two orders of magnitude smaller than their diameter, each of which is equipped with a helium siphon outlet tube and two coaxially thermally insulated jackets, one of which is placed on the outer, and the other on the inner surface of the superconducting shell, solenoids placed coaxially over-conducting the cylindrical tube outside and inside its cavity, while the said tube is placed in the superconducting magnetic screen coaxially to it , an axial bore is made on the thermally insulating jacket located on the inner surface of the superconducting shell; a three-component system of mutually perpendicular magnetic coils This is located in the shielded volume of the inner superconducting shell, the center of the coil system is aligned with the center of the shielded volume, the axis of one of the coils is aligned with the longitudinal axis of the inner superconducting shell, and the primary converter of the sample quantum magnetometer is placed in the center of the shielded volume of the superconducting magnetic screen and connected to non-magnetic swivel mechanism. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR Author's Certificate in Application No. 2685134 / 18-21, cl. G 01 R 33/02, 1978.