Стабилизация сверхпроводящих магнитных систем - Альтов В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Ru:.\- Пн-з/i.
(6-4)
181
Помимо указанных параметров в процессе эксперимента измерялось падение
напряжения на концах небольшого (длиной примерно 1 см) вспомогательного
измерительного участка, в центре которого был размещен микронагреватель,
вызывавший появление нормальной зоны.
В экспериментах с одиночным соленоидом магнитное поле создавалось этим же
соленоидом. Следовательно, в процессе эксперимента, когда в результате
появления нормальной зоны ток в обмотке снижался, уменьшалось и магнитное
поле, в котором находился исследуемый соленоид. Понятно, что это
обстоятельство затрудняло отнесение результатов опыта к тому или иному
фиксированному значению индукции поля. Указанное положение еще более
усугублялось тем, что при описываемой схеме эксперимента различные
области соленоида находятся в каждый данный момент в различном магнитном
поле, поскольку в любом соленоиде индукция создаваемого им поля имеет
градиент особенно большой внутри самой обмотки. Говоря о недостатках
метода одиночного соленоида, следует также отметить, что строгое
определение t/цз с помощью уравнения (6-1) требует знания индуктивности
LH.3, однако точная оценка этой величины затруднительна.
Все эти недостатки существенно снижают ценность результатов эксперимента,
проведенного по методу одиночного соленоида, с точки зрения анализа
динамических процессов при В = const и обобщения полученных
закономерностей. Именно поэтому нами был использован и другой метод
эксперимента - описываемый ниже метод сдвоенного соленоида, свободный от
перечисленных недостатков. Следует, однако, подчеркнуть, что
использование метода сдвоенного соленоида не исключает необходимости
использования метода одиночного соленоида. Дело в том, что обмотки
реальных сверхпроводящих магнитных систем работают в таких же условиях,
как одиночный соленоид, т. е. в собственном магнитном поле при
значительном его градиенте. С этой точки зрения опыты, проведенные по
методу сдвоенного соленоида, не могут служить заменой опытам с одиночным
соленоидом, в которых проявляются специфические особенности динамических
процессов, присущие реальным обмоткам. Очевидно, что анализ, базирующийся
на результатах "чистого" эксперимента, проведенного по методу сдвоен-
182
ного соленоида, должен быть дополнен исследованием динамических процессов
по методу одиночного соленоида, т. е. в условиях, близких к натурным.
Сущность метода сдвоенного соленоида состоит в следующем [Л. 6-1].
Обмотка соленоида 1, являющегося исследуемым образцом, выполняется
бифилярной (рис. 6-1). Следовательно, эта обмотка не обладает
индуктивностью и не создает собственного магнитного поля.
С помощью капроновой нити в обмотке созданы каналы для жидкого гелия. В
одной из внутренних точек обмотки к ней прикреплен микронагреватель.
Соленоид 1 помещается внутрь другого сверхпроводящего соленоида 2, с
помощью которого создается достаточно равномерное магнитное поле.
Исследуемый соленоид 1 включается последовательно с обычным
сверхпроводящим соленоидом 3, размещаемым вне соленоида 2. Соленоид 3,
аккумулирующий определенную энергию, является для исследуемого соленоида
1 своего рода источником питания, когда система "соленоид /+соленоид 3"
находится в режиме "замороженного" магнитного потока. Для измерения
разности потенциалов на исследуемом соленоиде провода 4 подключаются к
двухкоординатному самописцу 5. Поскольку обмотка соленоида 1 выполнена
бифи-лярнои, измеряемая разность потенциалов равна падению напряжения на
активном сопротивлении нормальной зоны. На второй вход двухкоординатного
самописца подается сигнал с висмутового магниторезистивного датчика 6,
размещенного внутри соленоида 3. Этот сигнал пропорционален силе тока в
системе "соленоид / +соленоид 3". Таким образом, самописец фиксирует
зависимость Un,3(I).
Так же, как и в одиночном соленоиде, по обе стороны от микронагревателя к
обмотке подпаяны на расстоянии примерно 1 см друг от друга потенциальные
отводы 7.
Рис. 6-1. Схема измерений по методу сдвоенного соленоида.
Разность потенциалов с этого вспомогательного измерительного участка [/и
подается на вход другого двухкоординатного самописца 8. На его второй
вход также подается сигнал с висмутового датчика 6. Таким образом, этот
самописец фиксирует зависимость и^(1).
Из сказанного очевидно, что существо использованных нами
экспериментальных методов сводится к измерению зависимостей Нн.3'(/) и
ии(1) в процессе распространения по обмотке нормальной зоны, введенной в
одну из точек обмотки с помощью кратковременного включения
диагностического микронагревателя. Анализ экспериментальных данных
позволяет получить обширную информацию об основных закономерностях
процесса распространения нормальной зоны по обмотке сверхпроводящей
магнитной системы.
6-2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ НОРМАЛЬНОЙ ЗОНЫ В РАЗРЕЖЕННОЙ ОБМОТКЕ
Процесс, распространения нормальной зоны в разреженной сверхпроводящей
обмотке был исследован с помощью метода сдвоенного соленоида при
