UA19997U - Method for mechanically balancing a semiconductor magnetic field gradiometer - Google Patents

Method for mechanically balancing a semiconductor magnetic field gradiometer Download PDF

Info

Publication number
UA19997U
UA19997U UAU200605949U UAU200605949U UA19997U UA 19997 U UA19997 U UA 19997U UA U200605949 U UAU200605949 U UA U200605949U UA U200605949 U UAU200605949 U UA U200605949U UA 19997 U UA19997 U UA 19997U
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
balancing
gradiometer
magnetic field
coils
ring
Prior art date
Application number
UAU200605949U
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Yurii Dmytrovych Minov
Mykola Mykolaiovych Budnyk
Original Assignee
Ltd Liability Company Kyiv Med
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 Ltd Liability Company Kyiv Med filed Critical Ltd Liability Company Kyiv Med
Priority to UAU200605949U priority Critical patent/UA19997U/en
Publication of UA19997U publication Critical patent/UA19997U/en

Links

Abstract

The proposed method for mechanically balancing a semiconductor magnetic field gradiometer consists in installing a balancing element in the middle of the compensation coils of the gradiometer, then displacing the balancing element along the longitudinal axis of the gradiometer within the distance between the compensation coils.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель належить до вимірювальної техніки, а саме до магнітометрії, призначеної для реєстрації надслабких низькочастотних магнітних полів на фоні зовнішніх магнітних перешкод значно більшої амплітуди.The useful model belongs to the measuring technique, namely to magnetometry, designed for the registration of ultra-weak low-frequency magnetic fields against the background of external magnetic interference of a much larger amplitude.

Більш конкретно, корисна модель відноситься до способу, що забезпечує балансування градієнтометра.More specifically, the utility model refers to a method that ensures the balancing of the gradiometer.

Найбільш складною є проблема подавлення промислових перешкод, що лежать у смузі МКГ сигналу.The most difficult problem is the suppression of industrial interference lying in the ICG signal band.

Головним методом вирішення цієї проблеми є просторова селекція магнітних полів перешкод, генерованих віддаленими джерелами, тобто використання так званих надпровідникових градієнтометрів. 70 Внаслідок того, що витки градієнтометра відрізняються один від одного, іншими словами - вони не є точно ідеальними і паралельними, після виготовлення градієнтометр завжди має малий залишковий сигнал, породжений однорідним магнітним полем, так званий початковий технологічний механічний небаланс. Типові величини небалансу рівні 1073, тобто одна тисячна частина однорідного поля проходить на вхід СКВІДа, а решта подавлюється. то Для біомагнітних вимірювань суттєвим є те, щоб ступінь небалансу не перевищувала 107. Такий ступінь не можна забезпечити тільки виготовленням. З іншого боку, не можна очікувати, що ЕПП забезпечить покращення балансу більш ніж на два порядки величини. Тому для покращення початкового технологічного балансу потрібне механічне балансування градієнтометра на два-три порядки величини. Взагалі, всі вищевказані шляхи можна го Розглядати і використовувати незалежно один від одного, бо ні один із них не в змозі забезпечити необхідну ступінь балансу.The main method of solving this problem is the spatial selection of interference magnetic fields generated by distant sources, that is, the use of so-called superconducting gradient meters. 70 Due to the fact that the windings of the gradient meter differ from each other, in other words - they are not exactly ideal and parallel, after manufacturing the gradient meter always has a small residual signal generated by a uniform magnetic field, the so-called initial technological mechanical imbalance. Typical unbalance values are equal to 1073, that is, one thousandth part of the uniform field passes to the SQUID input, and the rest is suppressed. For biomagnetic measurements, it is essential that the degree of imbalance does not exceed 107. Such a degree cannot be ensured only by manufacturing. On the other hand, EPP cannot be expected to improve the balance by more than two orders of magnitude. Therefore, to improve the initial technological balance, mechanical balancing of the gradiometer by two to three orders of magnitude is required. In general, all the above ways can be considered and used independently of each other, because none of them is able to provide the necessary degree of balance.

Відомо спосіб балансування, який було розроблено в Національному Бюро Стандартів в США (проектThere is a known method of balancing that was developed at the National Bureau of Standards in the USA (project

Мо2750482, звіт Мо10,736 від 31.03.1972 "ОНгазепзйіме зирегсопацйсіпуд тадпеїйіс дгадіотейег", іттегтап та інші). Ця схема грунтувалася на рухомих надпровідникових пластинках та дисках для досягнення поперечного та 25 поздовжнього (аксіального) балансу. Однак така схема мала два недоліки: налагодження було дуже нелінійне а також існував взаємний вплив між різними пластинками. -Mo2750482, report Mo10,736 dated 31.03.1972 "ONgazepzyime ziregsopacysipud tadpeiiis dgadioteyeg", ittegtap and others). This scheme was based on moving superconducting plates and disks to achieve transverse and longitudinal (axial) balance. However, this scheme had two drawbacks: the adjustment was very non-linear and there was also a mutual influence between different plates. -

Інший підхід, описаний в патентах ОБ 3 965 411 (22.06.1976) та 5 З 956 690 (11.05.1976), використовував в якості трімінгових елементів взаємно перпендикулярні надпровідникові котушки, які були зв'язані з сенсором магнітного потоку. Трім-кільця були намотані на циліндрі в градієнтометричній конфігурації, а рухомий їм 30 надпровідниковий магнітний екран забезпечував зміну зв'язку між відповідними трім-кільцями та магнітним полем. Недолік такої схеми полягає в тому, що трім-кільця повинні бути точно намотані на циліндрі, що (22) підвищує ціну приладу. Але головний недолік цього підходу є перерозподіл індуктивності вимірювального Фу градієнтометра між власною індуктивністю градієнтометра та індуктивностями тріммінгових елементів. В результаті при введенні трім-кілець чутливість СКВІД-сенсора до вимірюваного сигналу погіршувалася. (22) з В інших попередніх методах для балансування градієнтометра, заснованих на взаємно ортогональних «- надпровідникових елементах, використано зміну ефективних площ витків градієнтометра. Наприклад, надпровідні диски було використано в патентах ОЗ З 976 938 (24.08.76) і 05 4 320 341 (16.03.82). Аналогічно з цією метою також було використано надпровідні пластинки Інаприклад - .). А. Омегмед, М. 9. ММа(ег-Реїегв, Те дезідп ої а зувівет ої адіизіаріе зирегсопацсіїпо ріасез їог раіапсіпоу а дгадіотегег, Стуодепісв, 1978, р.529-534|. «Another approach, described in patents OB 3 965 411 (06/22/1976) and 5 C 956 690 (05/11/1976), used as trimming elements mutually perpendicular superconducting coils that were connected to a magnetic flux sensor. Trim-rings were wound on a cylinder in a gradient-metric configuration, and the superconducting magnetic shield moving by them 30 provided a change in the connection between the corresponding trim-rings and the magnetic field. The disadvantage of this scheme is that the trim rings must be precisely wound on the cylinder, which (22) increases the price of the device. But the main drawback of this approach is the redistribution of the inductance of the measuring Fu gradient meter between the gradient meter's own inductance and the inductances of the trimming elements. As a result, when the trim rings were introduced, the sensitivity of the SQUID sensor to the measured signal deteriorated. (22) with In other previous methods for balancing the gradient meter, based on mutually orthogonal "superconducting elements", the change of the effective areas of the turns of the gradient meter was used. For example, superconducting disks were used in patents OZ Z 976 938 (24.08.76) and 05 4 320 341 (16.03.82). Similarly, for this purpose, superconducting plates were also used, for example - .). "

Суттєвим недоліком вказаних методів є погіршення симетрії градієнтометра при внесенні налагоджувальних з елементів. Пристрій для балансування, що використовує для досягнення балансу трім-диски в поєднанні з с можливістю змінювати відстань між вимірювальними витками описано в патенті 05 4 523 147 (11.06.85). 1» Недоліком цього підходу є більш складна і точна конструкція градієнтометра, отже - суттєво більша ціна приладу.A significant drawback of these methods is the deterioration of the symmetry of the gradient meter when adjusting elements are introduced. A balancing device that uses trim discs to achieve balance in combination with the ability to change the distance between the measuring coils is described in patent 05 4 523 147 (11.06.85). 1» The disadvantage of this approach is the more complex and precise design of the gradient meter, hence the significantly higher price of the device.

В патенті О5 З 976 9383 було запропоновано схему, що складається з двох етапів. На 1-му етапі проводиться 415 грубе балансування. Потім градієнтометр зі СКВІД-сенсором виймається з кріостату, а диски механічно - закріплюються (фіксуються) в своїх положеннях. Далі, для точного балансування градієнтометр знову занурюється у рідкий гелій. Але такі методи, що вимагають виймання та повторні занурення градієнтометра в се) рідкий гелій (так зване термоциклювання) потребують багато часу, відносно неточні (бо при термоциклюванні со відбувається зміна лінійних розмірів деталей), а тому - не задовільні.In patent O5 C 976 9383, a scheme consisting of two stages was proposed. At the 1st stage, 415 rough balancing is carried out. Then the gradiometer with the SQUID sensor is removed from the cryostat, and the disks are mechanically fixed (fixed) in their positions. Next, for precise balancing, the gradiometer is again immersed in liquid helium. But such methods, which require removing and re-immersing the gradient meter in liquid helium (so-called thermocycling), are time-consuming, relatively inaccurate (because the linear dimensions of parts change during thermocycling), and therefore not satisfactory.

Найбільш близький аналог описано в патенті 5 3 965 411 (22.06.1976), у якому в якості трімінгових се) елементів використовують взаємно перпендикулярні надпровідникові котушки, які зв'язані з сенсором магнітного «м потоку. Трім-кільця намотані на циліндрі в градієнтометричній конфігурації, а рухомий надпровідний магнітний екран забезпечує зміну зв'язку між відповідними трім-кільцями та магнітним полем. Недолік такого способу полягає у тому, що трім-кільця повинні бути точно намотані на циліндрі, що підвищує ціну приладу. Але головний недолік цього способу є перерозподіл індуктивності вимірювального градієнтометра між власною індуктивністю градієнтометра та індуктивностями тріммінгових елементів. В результаті при введенні трім-кілець с чутливість СКВІД-сенсора до вимірюваного сигналу погіршувалася.The closest analogue is described in patent 5 3 965 411 (22.06.1976), in which mutually perpendicular superconducting coils are used as trimming elements, which are connected to a magnetic flux sensor. The trim rings are wound on a cylinder in a gradient-metric configuration, and a movable superconducting magnetic shield provides a change in coupling between the respective trim rings and the magnetic field. The disadvantage of this method is that the trim rings must be precisely wound on the cylinder, which increases the price of the device. But the main drawback of this method is the redistribution of the inductance of the measuring gradiometer between the inductance of the gradiometer and the inductances of the trimming elements. As a result, when the trim rings were introduced, the sensitivity of the SQUID sensor to the measured signal deteriorated.

Технічною задачею корисної моделі є розробка способу механічного балансування надпровідникового градієнтометра магнітного поля, що дозволяють збільшити ступінь балансу до 2 .1079, спростити його бор налагодження, а також зменшити вартість приладу для балансування.The technical task of the useful model is to develop a method of mechanical balancing of a superconducting magnetic field gradiometer, which allows to increase the degree of balance to 2.1079, to simplify its adjustment, and also to reduce the cost of the balancing device.

Поставлена задача в способі механічного балансування надпровідникового градієнтометра магнітного поля, який включає переміщення в магнітному полі балансуючого елементу, поставлена задача досягається тим, що в початку балансування балансуючий елемент розміщують посередині між компенсаційними котушками, а балансування надпровідникового градієнтометра магнітного поля здійснюють переміщенням балансуючого 65 елементу вздовж осі циліндричного корпусу в межах відстані між компенсаційними котушками.The set task is a method of mechanical balancing of a superconducting magnetic field gradiometer, which includes moving a balancing element in the magnetic field, the set task is achieved by placing the balancing element in the middle between the compensation coils at the beginning of balancing, and balancing the superconducting magnetic field gradiometer is carried out by moving the balancing element 65 along the axis of the cylindrical body within the distance between the compensating coils.

Технічний результат досягається за рахунок використання одного надпровідного кільця, що рухається вздовж осі градієнтометра. Одне трім кільце створює передумови для спрощення конструкції регулюючого пристрою для механічного балансування градієнтометра, підвищення ступеня балансу, та для можливості проводити балансування з урахуванням навколишнього шуму іп зйш, тобто безпосередньо в клініці.The technical result is achieved due to the use of one superconducting ring moving along the axis of the gradiometer. One trim ring creates the prerequisites for simplifying the design of the regulating device for mechanical balancing of the gradient meter, increasing the degree of balance, and for the ability to perform balancing taking into account the ambient noise, i.e. directly in the clinic.

На Фіг.1 зображено загальний вигляд надпровідникового градієнтометра магнітного поля; на Фіг.2 - регулюючий пристрій для механічного балансування градієнтометра; на Фіг.3 - схема взаємного розташування короткозамкнутого кільця та аксіального градієнтометра 2-го порядку, зв'язаного зі СКВІДом; на Фіг.4 - спектр вихідного шуму СКВІД-магнітометра без балансування; на Фіг.5 - спектр вихідного шуму СКВІД-магнітометра після електронного подавлення перешкод (електронного балансу); на Фіг.б - спектр вихідного шуму СКВІД-магнітометра 7/о після механічного балансування; на Фіг.7 - Спектр вихідного шуму СКВІД-магнітометра після механічного та електронного балансування (ЕПП).Figure 1 shows a general view of a superconducting magnetic field gradiometer; in Fig. 2 - a regulating device for mechanical balancing of the gradient meter; in Fig. 3 - a diagram of the mutual arrangement of the short-circuited ring and the axial gradiometer of the 2nd order connected to the SQUID; Fig. 4 shows the output noise spectrum of the SQUID magnetometer without balancing; Fig. 5 shows the output noise spectrum of the SQUID magnetometer after electronic interference suppression (electronic balance); Fig.b shows the output noise spectrum of the SQUID magnetometer 7/o after mechanical balancing; in Fig. 7 - Spectrum of the output noise of the SQUID magnetometer after mechanical and electronic balancing (EPP).

Конструкція надпровідного градієнтометра з високим ступенем балансу, що використовується як вхідна антенаDesign of a highly balanced superconducting gradiometer used as an input antenna

СКВІД-магнітометра для вимірювання магнітних сигналів серця в неекранованих умовах, показана на Фіг.1.A SQUID magnetometer for measuring magnetic signals of the heart in unshielded conditions is shown in Fig.1.

Вказані пристрій являє собою аксіальний градієнтометр 2-го порядку, призначений для реєстрації 2-ї 7/5 просторової похідної вертикальної (аксіальної) компоненти поля. При цьому відбувається просторова селекція сигналів магнітного поля, а саме - для джерел, розміщених на відстані г, близькій до величини бази, послаблення корисного сигналу в нижньому витку антени незначне. В той же час сигнали віддалених джерел ослабляються пропорційно 1/г7. Однак таке співвідношення вірне тільки для градієнтометра з високим ступенем балансу, яка досягається вирівнюванням ефективних площ котушок градієнтометра за допомогою механічного балансування.The specified device is an axial gradiometer of the 2nd order, intended for registration of the 2nd 7/5 spatial derivative of the vertical (axial) component of the field. At the same time, there is a spatial selection of magnetic field signals, namely, for sources located at a distance g close to the value of the base, the attenuation of the useful signal in the lower coil of the antenna is negligible. At the same time, the signals of distant sources are weakened in proportion to 1/g7. However, this ratio is true only for a gradient meter with a high degree of balance, which is achieved by equalizing the effective areas of the gradient meter coils using mechanical balancing.

Конструктивно градієнтометр складається з кругових котушок 1, 2 і З а відстанню між котушками (база градієнтометра Б), рівною 60 мм. Нижня котушка З є приймальною котушкою, призначеною для реєстрації корисного сигналу, наприклад, від серця людини. Середня 2 та верхня З котушки є компенсаційними, що компенсують сигнали від віддалених джерел магнітних перешкод. Верхня 1 і нижня З котушки мають по одному витку, намотаних, наприклад, по часовій стрілці, а середня 2 - два витка, намотаних проти часової стрілки, - в такий спосіб утворюється градієнтометр 2-го порядку, що реєструє другу просторову похідну (градієнт) З магнітного поля, направленого вздовж його осі.Structurally, the gradiometer consists of circular coils 1, 2 and Z, and the distance between the coils (gradientometer base B) is 60 mm. The lower coil C is a receiving coil designed to register a useful signal, for example, from the human heart. The middle 2 and upper C coils are compensating coils that compensate for signals from distant sources of magnetic interference. The upper 1 and lower Z coils each have one turn, wound, for example, clockwise, and the middle 2 - two turns, wound against the time arrow - in this way, a 2nd-order gradiometer is formed, which registers the second spatial derivative (gradient) From the magnetic field directed along its axis.

Середня компенсаційна котушка 2 є двовитковою та розміщена посередині корпусу 4, приймальна З котушка та друга компенсаційна котушка 1 є одновитковими, розміщені на протилежних кінцях корпусу 4, асаме приймальнаThe middle compensating coil 2 is two-turn and placed in the middle of the housing 4, the receiving coil C and the second compensating coil 1 are single-turn, placed at the opposite ends of the housing 4, the same receiving

З - внизу, а друга компенсаційна 1 - зверху. Всі котушки намотані цільним відрізком надпровідного дроту з ніобію, та з'єднані за допомогою прямого і зворотного відрізків дроту, скручених та вкладених у вертикальну о канавку (Фіг.3). Ге»!C is at the bottom, and the second compensation 1 is at the top. All coils are wound with a single length of superconducting wire made of niobium, and connected with the help of straight and reverse wire segments, twisted and inserted into a vertical o-groove (Fig. 3). Gee!

Корпус 4 має циліндричну форму і виготовлений з немагнітного матеріалу (графіту) з коефіцієнтом лінійного розширення, рівним такому у ніобію (матеріал проволоки). Витки котушок 1, 2 и З вміщені в кільцеві проточки о глибиною 0,2 мм, розташовані в поперечній площині. Корисний сигнал вводиться в СКВІД 5 за допомогою «- сигнальної котушки 3, яка разом із градієнтометром утворює трансформатор магнітного потоку.Body 4 has a cylindrical shape and is made of a non-magnetic material (graphite) with a coefficient of linear expansion equal to that of niobium (wire material). The turns of coils 1, 2 and Z are placed in annular grooves with a depth of 0.2 mm, located in the transverse plane. The useful signal is introduced into SQUID 5 by means of "- signal coil 3, which, together with the gradient meter, forms a magnetic flux transformer.

Досягнення високого ступеня балансу такого типу градієнтометрів обмежено 2-ма факторами: 1) спіральною формою проточок та 2) магнітним зв'язком між витками середньої котушки 2. Причина в тому, що проточки в циліндричному корпусі 4 градієнтометра спіральної форми розташовані в площині, нахиленій до його осі, отже не « 70 є точно перпендикулярні до осі. В результаті в антену буде проникати паразитне магнітне поле, яке створить -ш с суттєвий небаланс по поперечній компоненті поля. Наявність магнітного зв'язку між витками середньої котушки 2 приводить до збільшення її сумарної індуктивності. Тому, щоб досягти високого технологічного балансу, )» градієнтометр в даній реалізації має такі відмінності: 1) проточки мають кільцеву форму, 2) відстань між витками середньої котушки дорівнює бмм. В результаті конструкція забезпечує початковий (технологічний)Achieving a high degree of balance of this type of gradiometer is limited by 2 factors: 1) the spiral shape of the grooves and 2) the magnetic connection between the turns of the middle coil 2. The reason is that the grooves in the cylindrical body 4 of the spiral gradiometer are located in a plane inclined to its axes, therefore not « 70 are exactly perpendicular to the axis. As a result, a parasitic magnetic field will penetrate the antenna, which will create a significant imbalance in the transverse component of the field. The presence of a magnetic connection between the turns of the middle coil 2 leads to an increase in its total inductance. Therefore, in order to achieve a high technological balance, the )" gradient meter in this implementation has the following differences: 1) the grooves have an annular shape, 2) the distance between the turns of the middle coil is equal to bmm. As a result, the design provides an initial (technological)

Ннебаланс по аксіальній компоненті поля в діапазоні 4-8.1071ї поперечній 2-4.107, - Регулюючий пристрій для механічного балансування градієнтометра (Фіг.2) складається з одного со короткозамкнутого трім-кільця 6 змонтованого на немагнітному тримачі. Вказаний тримач забезпечує стабільну фіксацію трім-кільця в поперечній площині, сформований циліндричним каркасом 7, тягою 8 та повзуном 9. Кільце се) б намотано і приклеєно до немагнітного каркасу 7, який зв'язаний з повзуном 9 через тягу 8. Повзун 9 с 50 Кріпиться на силовому гвинті 10 з точною різьбою і переміщується всередині градієнтометра в аксіальному напрямі за рахунок обертання гвинта 10. "м Силовий гвинт 10 є основною частиною приводу переміщення, що забезпечує плавний рух каркасу 7 та трім-кільця б в аксіальному напрямі. На Фіг.2 схематично показує конструкцію приводу переміщення, що складається з гвинта 10, вставленого в отвір різьбової муфти 11. Ця муфта 11 вставлена в отвір корпусу зонду 12, а гвинт 10 - рухається в ній. Між гвинтом 10 та кришкою кріостату встановлено силіконове ущільнення 13. с Обертання гвинта 10 приводить до руху вздовж осі вверх і вниз повзуна 9, вісі тяги 5 і трім-кільця 6.Unbalance along the axial component of the field in the range of 4-8.1071 and transverse 2-4.107. This holder ensures stable fixation of the trim ring in the transverse plane, formed by a cylindrical frame 7, a rod 8 and a slider 9. The ring is wound and glued to a non-magnetic frame 7, which is connected to the slider 9 through a rod 8. Slider 9 s 50 It is attached to the power screw 10 with a precise thread and moves inside the gradiometer in the axial direction due to the rotation of the screw 10. "m The power screw 10 is the main part of the movement drive, which ensures smooth movement of the frame 7 and the trim ring b in the axial direction. In Fig. 2 schematically shows the design of the movement drive, which consists of a screw 10 inserted into the hole of a threaded coupling 11. This coupling 11 is inserted into the hole of the probe body 12, and the screw 10 moves in it. A silicone seal 13 is installed between the screw 10 and the cryostat cover. c The rotation of the screw 10 leads to the movement along the axis up and down the slider 9, the thrust axis 5 and the trim ring 6.

Швидкість руху визначається кроком різьби, і в даній реалізації становить 5 оборотів на мм.The speed of movement is determined by the pitch of the thread, and in this implementation is 5 revolutions per mm.

В даній реалізації для подавлення зовнішніх перешкод пропонується простий спосіб з використанням трім-кільця 6. Цей спосіб грунтується на зміні ефективної індуктивності котушок градієнтометра внаслідок 60 взаємного магнітного зв'язку між трім-кільцем б та верхньою 1 і середньою 2 котушкою градієнтометра.In this implementation, a simple method using the trim ring 6 is proposed for suppressing external interference. This method is based on the change in the effective inductance of the gradient meter coils due to the 60 mutual magnetic connection between the trim ring b and the upper 1 and middle 2 coils of the gradient meter.

Ефективність пропонованого методу забезпечується тим, що трім-кільце 6 вносить в антену позитивний небаланс, який приблизно рівний по величині, але протилежний по знаку технологічному небалансу. При переміщенні трім-кільця вниз ефективна індуктивність верхньої котушки 1 збільшується, а нижньої З - зменшується так, що в антену вноситься додатковий позитивний небаланс, і таким чином, початковий технологічний баланс 65 компенсується.The effectiveness of the proposed method is ensured by the fact that the trim ring 6 introduces a positive imbalance into the antenna, which is approximately equal in magnitude, but opposite in sign to the technological imbalance. When moving the trim ring down, the effective inductance of the upper coil 1 increases, and the lower C - decreases, so that an additional positive imbalance is introduced into the antenna, and thus, the initial technological balance 65 is compensated.

Тому в даної корисної моделі для подавлення зовнішніх перешкод, спочатку трім-кільце 6 зміщується вниз до тих пір, поки вихідний сигнал СКВІД-магнітометра 5 не досягне мінімуму. Якщо цього не станеться, кільце 6 зміщується вниз до тих пір, поки вказаний сигнал не досягне мінімуму. Мінімум сигналу відповідає найкращому балансу градієнтометра. Коли балансування завершено, трім-кільце б надійно фіксується за допомогою фіксуючого лаку (позиція 14, Фіг.2), що наноситься між гвинтом 10 та муфтою 11. Може бути використано лак КейTherefore, in this useful model to suppress external interference, first the trim ring 6 is moved down until the output signal of the SQUID magnetometer 5 reaches a minimum. If this does not happen, the ring 6 moves down until the specified signal reaches a minimum. The minimum signal corresponds to the best balance of the gradient meter. When the balancing is complete, the trim ring b is securely fixed with a locking varnish (item 14, Fig. 2) applied between the screw 10 and the coupling 11. Kay varnish can be used

Татрег Емідепі Зеа! (ЕГЕСТКОГ ОВЕ Я Адмівіоп оїН.К., МУепіжогій І ітіеа, Віаке Ноизе, У/агогаме, ВегкКегпПіге,Tatreg Emidepi Zea! (EGESTKOG OVE I Admiviop oiNK., MUepijogii I itiea, Viake Noize, U/agogame, VegkKegpPige,

Епадіапа|.Epadiapa.

У пропонованій реалізації балансування антени виконується одним надпровідниковим короткозамкнутим трім-кільцем б. Трім-кільце б виготовлене з тонкого дроту діаметром 50 мікрон, з якої виготовлено і /о градієнтометр, яке не спотворює магнітний потік всередині градієнтометра. Вказане кільце 6 при виготовленні розміщується еквідистантно між верхньою та середньою котушками в площині витків. Для уникнення фазових спотворень, кільце 6 виготовлено з того ж матеріалу, з якого виготовлено і градієнтометр, тобто ніобія.In the proposed implementation, antenna balancing is performed by one superconducting short-circuited three-ring b. The trim ring b is made of a thin wire with a diameter of 50 microns, from which the gradient meter is also made, which does not distort the magnetic flux inside the gradient meter. The specified ring 6 during manufacture is placed equidistantly between the upper and middle coils in the plane of turns. To avoid phase distortions, ring 6 is made of the same material from which the gradient meter is made, i.e. niobium.

Причина дії кільця на витки градієнтометра полягає в тому, що під дією ефекту квантування магнітного потоку у кільці наводиться екрануючий струм, що прагне компенсувати внесений градієнтометром магнітний потік. 7/5 При внесенні кільця між котушками градієнтометра за рахунок магнітного зв'язку відбувається взаємне екранування струмів.The reason for the effect of the ring on the turns of the gradiometer is that under the effect of the quantization of the magnetic flux, a shielding current is induced in the ring, which tends to compensate for the magnetic flux introduced by the gradiometer. 7/5 When a ring is inserted between the coils of the gradiometer due to the magnetic connection, mutual shielding of the currents occurs.

Згідно пропонованого способу, спочатку необхідно зміщувати трім-кільце вниз, бо, як правило, технологічний небаланс перевищує (по величині) небаланс, який вноситься кільцем. Проте, ефективність балансування грунтується саме на тому, що в початковому положенні (посередині між котушками) позитивний 2о небаланс трім-кільця по порядку величини дорівнює, а по знаку - протилежний залишковому негативному небалансу антени.According to the proposed method, it is first necessary to move the trim ring down, because, as a rule, the technological imbalance exceeds (in magnitude) the imbalance introduced by the ring. However, the balancing efficiency is based precisely on the fact that in the initial position (in the middle between the coils) the positive 2o imbalance of the trim ring is equal in magnitude and opposite in sign to the residual negative imbalance of the antenna.

Таким чином, запропонований спосіб балансування має ряд переваг перед відомими: 1. Балансування здійснюється тільки одним балансуючим елементом - короткозамкнутим кільцем. 2. Відсутність паразитних спотворень горизонтальних компонент поля перешкоди внаслідок малих розмірівThus, the proposed method of balancing has a number of advantages over the known ones: 1. Balancing is carried out by only one balancing element - a short-circuited ring. 2. Absence of parasitic distortions of the horizontal components of the interference field due to small dimensions

Кільця, обумовлених малим діаметром дроту, що зменшує взаємний вплив між каналами.Rings due to the small diameter of the wire, which reduces the mutual influence between the channels.

З. Сильна чутливість до поля перешкоди внаслідок великого діаметра трім-кільця, приблизно рівного но діаметру антени, що визначає малий діапазон необхідного його переміщення (між середньою і верхньою котушками). 4. Велика ефективність процедури балансування внаслідок того, що початкове положення кільця посередині М зо Між середньою і верхньою котушкою вносить в антену небаланс, протилежний знаку залишкового небалансу антени. б»C. Strong sensitivity to the interference field due to the large diameter of the trim ring, approximately equal to the diameter of the antenna, which determines the small range of its necessary movement (between the middle and upper coils). 4. The high efficiency of the balancing procedure due to the fact that the initial position of the ring in the middle of M zo Between the middle and the upper coil introduces an imbalance into the antenna, opposite to the sign of the residual imbalance of the antenna. b"

Простота та однозначність виконання дій внаслідок того, що існує єдине положення кільця, в якому Ге! досягається умова досягнення балансу, отже - в діапазоні переміщень існує тільки один мінімум сигналу перешкоди. МеSimplicity and unequivocal performance of actions due to the fact that there is a single position of the ring in which Ge! the condition of achieving balance is reached, therefore - in the range of movements there is only one minimum of the interference signal. Me

Суть корисної моделі демонструється графіками вихідного шуму СКВІД-магнітометра з використанням ЕП в о/р діапазоні 0-17Гц. Графік на Фіг.4 демонструє спектральну густину вихідного шуму без якого-небудь подавлення, тобто без механічного балансування та ЕПП. У цьому випадку вихідний сигнал має максимуми на 1/3 субгармоніці мережевої частоти (50/3-16,6Гуц) та на НЧ (декілька Герц та нижче). При використанні тільки ЕПП, подавлення досить ефективне (Фіг.5) як на НУ, так і субгармонік промислової мережі (16-17Гц). Але рівень перешкод все ще «The essence of the useful model is demonstrated by the graphs of the output noise of the SQUID magnetometer using the EP in the o/r range of 0-17 Hz. The graph in Fig. 4 shows the spectral density of the output noise without any suppression, that is, without mechanical balancing and EPP. In this case, the output signal has maxima at 1/3 subharmonic of the mains frequency (50/3-16.6 Hz) and at low frequencies (several Hertz and below). When using only EPP, the suppression is quite effective (Fig. 5) both on NU and subharmonics of the industrial network (16-17Hz). But the obstacle level is still "

Залишається значним, тому одного ЕПП недостатньо. При використанні тільки механічного балансування, як на шв с 16,6ГЦ, так і на НЧ шуми зменшилися, але більш ефективне подавлення субгармонік, бо субгармоніка на 16,6Гц подавлена практично повністю (Фіг.б). Отже самого тільки механічного балансування теж недостатньо, його )» необхідно поєднувати з ЕПП.It remains significant, so one EPP is not enough. When using only mechanical balancing, both at 16.6 Hz and at LF, the noise decreased, but the suppression of subharmonics was more effective, because the subharmonic at 16.6 Hz was suppressed almost completely (Fig. b). Therefore, only mechanical balancing is not enough either, it must be combined with EPP.

При використанні обох способів балансування, перешкоди зменшуються до рівня, так що ними практичноWhen using both methods of balancing, the obstacles are reduced to a level so that they are practical

Можна знехтувати (Фіг.7). Таким чином, пропонований у винаході спосіб механічного балансування дозволяє (у - поєднанні з ЕПП) практично повністю подавити зовнішні перешкоди у всьому спектрі корисного МКГ сигналу від со дрейфу нульової лінії до мережевої завади та її субгармонік. оIt can be neglected (Fig. 7). Thus, the method of mechanical balancing proposed in the invention allows (in combination with EPP) to almost completely suppress external interference in the entire spectrum of the useful MCG signal, from zero line drift to network interference and its subharmonics. at

Claims (1)

Формула винаходу о 50 «М Спосіб механічного балансування надпровідникового градієнтометра магнітного поля, який включає переміщення в магнітному полі балансуючого елемента, який відрізняється тим, що в ньому на початку балансування балансуючий елемент розміщують посередині між компенсаційними котушками, а балансування надпровідникового градієнтометра магнітного поля здійснюють переміщенням балансуючого елемента вздовж осі Я циліндричного корпусу в межах відстані між компенсаційними котушками. 60 б5The formula of the invention about 50 "M The method of mechanical balancing of a superconducting magnetic field gradient meter, which includes the movement of a balancing element in a magnetic field, which differs in that at the beginning of balancing, the balancing element is placed in the middle between the compensation coils, and the balancing of the superconducting magnetic field gradient meter is carried out by moving the balancing element element along the Y axis of the cylindrical body within the distance between the compensating coils. 60 b5
UAU200605949U 2006-05-30 2006-05-30 Method for mechanically balancing a semiconductor magnetic field gradiometer UA19997U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU200605949U UA19997U (en) 2006-05-30 2006-05-30 Method for mechanically balancing a semiconductor magnetic field gradiometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU200605949U UA19997U (en) 2006-05-30 2006-05-30 Method for mechanically balancing a semiconductor magnetic field gradiometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA19997U true UA19997U (en) 2007-01-15

Family

ID=37725731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAU200605949U UA19997U (en) 2006-05-30 2006-05-30 Method for mechanically balancing a semiconductor magnetic field gradiometer

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA19997U (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012173584A1 (en) * 2011-06-16 2012-12-20 Minov Yurii Dmytrovych Device for mechanical balance of superconductive gradientometer at unshielded location

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012173584A1 (en) * 2011-06-16 2012-12-20 Minov Yurii Dmytrovych Device for mechanical balance of superconductive gradientometer at unshielded location

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7659717B2 (en) Sensor for measuring magnetic flux
JPS6247349A (en) Magnetic resonance imaging apparatus
Murata et al. Fundamental mode orthogonal fluxgate magnetometer applicable for measurements of DC and low-frequency magnetic fields
CN110568384B (en) Active magnetic compensation method for ultra-sensitive atomic magnetometer
CN114578274A (en) Device and method for testing magnetic characteristics of soft magnetic material in extremely weak magnetic environment
Li et al. Reduction of magnetic field fluctuations in powered magnets for NMR using inductive measurements and sampled-data feedback control
UA19997U (en) Method for mechanically balancing a semiconductor magnetic field gradiometer
JP2001167927A (en) Magnetic-field gradient coil and its design method
CN205844507U (en) Fluxgate magnetic core structure based on nurse hertz coil suddenly
US6734353B2 (en) Method for attenuating interference in a magnetically shielded room
CN107464653A (en) A kind of low-field nuclear magnetic resonance probe magnet structure for possessing magnetic field switching function
JP2019524177A (en) Cryogenic magnetic field sensing to compensate for magnetic field fluctuations in magnetic resonance imaging magnets
UA16882U (en) Superconducting magnetic-field gradient meter
Wang et al. Design of compact self-shielded uniform magnetic field coils based on multipole moment optimization
US7286033B2 (en) Ferro-magnetic force field generator
Nowak et al. Multichannel magnetography in unshielded environments
Aittoniemi et al. On balancing superconducting gradiometric magnetometers
Kouznetsov et al. High T c superconducting asymmetric gradiometer for biomagnetic applications
Janů et al. Continuous reading SQUID magnetometer and its applications
Crawford In situ cryomodule demagnetization
GB863285A (en) Improvements in atomic precession magnetometers
RU72788U1 (en) MAGNETIC FIELD MEASUREMENT DEVICE
Razmkhah et al. Fundamental mode fluxgate magnetometers for active magnetic shielding
JP2015511143A (en) Electromagnetic interference compensator during biomagnetism measurement
WO2012173584A1 (en) Device for mechanical balance of superconductive gradientometer at unshielded location