Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Высокая чувствительность описанных выше С. п. и., в ряде случаев близкая к квантовому пределу, делай целесообразным нх применение прежде всего для регистрации чрезвычайно слабых потоков эл.-магн. излучения — в спектроскопии, астрономии, биологии, м&: дицине и во многих физ. измерениях.
Лит.: Надь Ф. Я,, Приемники миллиметрового и субмиЛ-лиметрового излучения на основе джозефсоновских переходов, «ПТЭ», 1975, 1, с. 7; Кошелец В. П., О в с я н н и»
ков Г. А., Криогенные СВЧ устройства, «(Зарубежная радиоэлектроника», 1983, 6 с. 31; Хребтов И. А., Сверхпровод-
никовые болометры, «ПТЭ», 1984, M 4, с. 5; Tucker J. R Feldman М. J., Quantum detection at millimeter wave-lengths, «Rev, Mod. Phys.», 1085, v. 57, JSfi 4, p. 1055.
^ _ Ф. Я. Надь,
СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ МАГНЙТ — электромагнит, в к-ром ток, создающий маги, поле, протекает в осн. по сверхпроводнику, вследствие чего омические потеря в обмотке С. м. весьма малы. С. м. наматывают сверх* проводящим проводом, состоящим, как правило, из волокон сверхпроводящего материала (наир сплава
ниобия с титаном или соединения тнпа А-15: Nb3Sn, VsGd), заключённых в матрице нз несверхпроводящего металла. Обмотку С. м. помещают в криостат, поддерживающий темп-ру ниже темп-рй перехода проводов обмотки в сверхпроводящее состояние. Ведутся работы над созданием С. м. с использованием высокотемпературных сверхпроводников, открытых в 1986 (см. Оксидные высокотемпературные сверхпроводники).
Параметры С. м. принципиально ограничены свойствами сверхпроводящего провода: значением его критич. темп-ры, критическим магнитным полем н токонесущей способностью (критическим током). Ниобий-титановые С. м. позволяют получать при 4,2 К магн. индукцию В <; 10 Тл, а ниобнй-оловянные С. м.— В ? 20 Тл. Первонач. попытки применить в С. м, сверхпроводники 1-го рода [X. К амерл инг-0 инее (Н. Kamerlingh-Onnes), 1911] оказались неудачными из-за низких значений критич. магн. полей этих материалов. Первые С. м. из совр. материалов (из т. н. жёстких сверхпроводников 2-го рода) были созданы в 1961.
Достоинством С. м. по сравнению с обычными ре-аистивными электромагнитами является малое потребление энергии, в осн. на компенсацию теплоты, поступающей через теплоизоляцию крностата, по несверхпроводящим токовводам, а также на тепловыделение в омических контактах между отрезками сверхпроводящих проводов. В С. м. с пост, индукцией расход энергии по крайней мере в тысячу раз меньше, чем омические потери в резистивных обмотках обычных электромагнитов такого же назначения. Капитальные затраты на еоздаиие крупных С. м. сопоставимы с затратами на создание резистивных электромагнитов — относительно высокая стоимость сверхпроводящей обмотки компенсируется отсутствием необходимости в мощных істочниках питания и громоздких системах её водявого охлаждения. Макс. размеры С. м. ограничиваются к энергетич. соображениями, а прочностью материалов, из к-рых изготовляют бандаж С. м. Существуют проекты С. м. с характерными размерами до неск. со-тев метров.
Рабочая темп-ра совр. С. м. лежит в диапазоне 1,8— К, хладагентом служит жидкий нли газообразный гелий. Большинство С. м. работает в криостатах, залитых жидким гелием, кяпящим при атмосферном или пониженном давлении. Иногда применяют косвенное охлаждение обмотки, при к-ром теплопроводность вещества (компаунда), пропитывающего обмотку, позволяет отвести от неё теплоту к конструктивным элементам, омываемым жидким гелием. В С. м. с заметным тепловыделением, обусловленным либо гистерезнснымн I кооперативными потерями в сверхпроводящем про-іоде в переменном магн. поле, либо радиац. потерями, применяют проточное охлаждение, создавая принудит, движение хладагента через обмотку. В особо крупных 6. м. и в С. м. сложной конфигурации нередко исполь-»уют циркуляц. охлаждение, направляя поток хладагента по герметичному каналу, совмещённому с обмоточным проводом.
Специфич. недостатком С. м. является возможность . его выхода нз рабочего режима вследствие потери обмоткой сверхпроводимости, причём это может про-‘ взойти прн значениях тока, существенно меньших токонесущей способности провода (даже при значеннях индукции п темп-ры, соответствующих расчётным раючим параметрам С. м.). Это явление наз. деградацией сверхпроводящего провода в обмотке С. м. Переход обмоткн С. м. в нормальное (несверхпроводя-*е) состояние сопровождается диссипацией запасён-аой эл.-магн. энергии, разогревом обмотки и возник-Ябвением внутри неё значит, электрнч. напряжений, Vo может повести к повреждению С. м. Физ. природа градации связана с тем, что в напряжённой пондеро-Яеторными силами обмотке С. м. происходят микросоСы-Ия (возмущения), сопровождающиеся тепловыделением
(движение витков, растрескивание компаунда, проскальзывание обмоткн относительно каркаса), к-рые могут привести к превышению критич. темп-ры в захваченном этим возмущением объёме провода. Величина и вероятность таких возмущений пока не поддаются расчёту, но их естественно связать с уровнем достигаемых в обмотке мехаиич. напряжений, что позволяет объяснить тот эмпирич. факт, что деградации в большей степени подвержены крупные С. М. II С. м. некруглой формы. Механич. возмущения, амплитуда к-рых недостаточна для перевода сверхпроводника в норм, состояние непосредственно, могут спровоцировать т. и. тер-момагн. неустойчивость н привести к деградации.
