Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка):
W
t_
J
Рис 8 9 Горизонтальное (А) и вертикальное (Б) сечения экранированной комнаты, сконструированной в Институте наук о Земле и расположенной в Тайпее (Тайвань). Числа рядом с точками-индукция поля (в нТл) через 5 сут. после возведения экрана. Пунктирные кривые-линии равной индукции (100, 500, 1000 и 5 000 нТл). До постройки комнаты геомагнитное поле на месте ее расположения было равно 35 800 нТл и имело склонение 8° и наклонение 38°. Место сечения указано на рис. А угловыми стрелками. Обратите внимание на то, что большие градиенты поля наблюдаются только у дверного проема.
При магнитостатическом экранировании для получения эффекта достаточно, чтобы вектор экранируемого поля лежал в плоскости листа, и эффект наблюдается по обе стороны листа. Все эти различия и определяют подходы к проектированию расположения отверстий в рассматриваемых типах экранов.
Мы создали несколько достаточно эффективных магнитостатических экранов, в которых вход вообще никак не закрывался (см., например, рис. 8.9). В соответствии со сказанным выше отверстие в экране следует располагать в том месте, где силовые линии магнитного поля пересекают поверхность, ограничивающую экранируемый объем, в направлении, по возможности близком к перпендикулярному, поскольку такой участок меньше всего влияет на эффективность экрана как целого. Однако при этом следует иметь в виду два обстоятельства. Во-первых, в указанной области постоянное поле довольно велико (см., например, рис. 8.8). Так, у нижнего северного и верхнего южного наружных ребер экранированной комнаты, созданной фирмой Woodward-Clyde, поле более чем в четыре раза превышало поле Земли в этом месте, т.е. составляло около 200000 нТл. Это и приводит к необходимости располагать плоскость отверстий перпендикулярно внешнему полю - только в этом случае поле будет плавно уменьшаться при подходе к экрану снаружи. Наш опыт полностью подтверждает этот вывод.
Во-вторых, экран сам создает довольно большие поля и их градиенты вблизи неоднородностей поверхности, таких, например, как ребра комнаты (рис. 8.8, Б). Если в таком месте сделать отверстие, то значительная часть внешнего поля или поля, создаваемого самим экраном, которое ранее экранировалось удаленной частью поверхности, проникнет в органичиваемый ею объем. Конечно, в экранах очень больших размеров, вытянутых в направлении внешнего поля, все эти трудности можно обойти, работая только в центре комнаты (Wikswo, 1975). Но наиболее практичным выходом из положения представляется все же создание полностью замкнутой оболочки, обеспечивающей защиту как от больших полей, так и от создаваемых самим экраном градиентов.
Таким образом, можно сформулировать два общих правила выбора места для отверстий в экране: 1) отверстие нужно делать в поверхности, перпендикулярной магнитному полю; 2) отверстие должно находиться на возможно большем расстоянии от неоднородностей на поверхности экрана.
3.3. Соединения, углы, края листов
В имеющихся руководствах по конструированию экранов (Patton, 1967; Thomas, 1968) обращается особое внимание на качество соединений между листами экрана. Для электромагнитного экранирования характер этих соединений весьма существен, при магнитостатическом же экранировании достаточно простого перекрывания листов ферромагнитного
материала. В наших конструкциях перекрывание обычно составляет 5 см, а два листа, образующие слой экранирующего материала, мы скрепляем прочными латунными скрепками с расстоянием между ними 15-20 см. При наличии дополнительного фанерного или гипсового покрытия это расстояние может быть увеличено до 25 см и более. Указанные степень перекрывания листов и расстояние между скрепками выбраны с запасом. Соединения с перекрыванием в 1 см были не менее эффективны, и их также нельзя было обнаружить с помощью магнитных методов. Правда, на участках с большими полями они все-таки проявлялись, но на расстоянии не более 10 см.
Наша конструкция угловых деталей проста и эффективна. Стальные листы экрана мы сгибаем под прямым углом с помощью специального приспособления, сделанного из немагнитных материалов: твердых пород дерева, фанеры, нержавеющей стали или алюминия. Так как экран везде состоит из двух слоев стали, то угловыми листами закрываются все ребра куба, открытыми остаются только вершины. Края листов внутреннего слоя вокруг больших отверстий, таких как вход, отгибаются наружу примерно на 10 см. Это позволяет в какой-то степени отвести от экранируемого пространства большие поля, возникающие на краях листов.
Изготовление и размагничивание наружного слоя экрана должно быть по возможности закончено до начала установки внутреннего слоя. Угловые листы внутреннего слоя подготавливают на специальном приспособлении, помещенном в частично экранированную комнату, где поле уже значительно ослаблено (И = 3 ООО нТл). Это позволяет существенно уменьшить намагниченность деформированных участков, имеющих большую коэрцитивную силу.
3.4. Обработка листов
В качестве экранирующего материала мы использовали электротехническую сталь 24-го калибра (толщина 0,62 мм) М-22, FP (fully processed - полностью обработанная), CP-3 (core plate-листовая), выпускаемую фирмой U. S. Steel. Эта сталь намагничивается до насыщения в поле Hs = 400 Э и поставляется в виде ленты, смотанной в рулоны шириной 107 см. Из ленты мы нарезали листы размерами 66 х 132 или 91 х 132 см. Удельная масса применявшихся листов 11,84 кг/м2.
