Сквид-магнитометр для структуроскопии конструкционных материалов

Abstract

Представлена конструкция магнитометра для ранней диагностики радиационных повреждений конструкционных материалов. Магнитометр представляет собой измеритель магнитной восприимчивости материалов на базе гелиевого криостата-экрана с использованием сверхпроводящего квантового интерференционного детектора с высокочастотным возбуждением (ВЧ СКВИД). Проведен анализ особенностей подобных магнитометров, их характеристики и оценки предельно достижимых параметров в применяемых схемах. Описаны конструктивные особенности основных частей измерительного комплекса, методы оптимизации основных параметров, алгоритмы работы и калибровки. Исследованы источники помех при измерении магнитных свойств материалов в полях В = 3…4 Тл и приведены методы понижения внешних электромагнитных шумов с помощью специальной конструкции криостата-экрана. Приведены образцовые сигналы с измерителя и достигнутые параметры чувствительности к изменениям магнитного момента образца, стабилизации температуры образца и скорости испарения жидкого гелия.

Представлена конструкція магнітометра для ранньої діагностики радіаційних пошкоджень конструкційних матеріалів. Магнітометр є вимірювальним пристроєм, що регіструє магнітну сприйнятливість матеріалів на базі гелієвого кріостата-екрану з використанням надпровідного квантового інтерференційного детектора з високочастотним збудженням (ВЧ СКВІД). Проведено аналіз особливостей подібних магнітометрів, їх характеристики і оцінки гранично досяжних параметрів у вживаних схемах. Описані конструктивні особливості основних частин вимірювального комплексу, методи оптимізації основних параметрів, алгоритми роботи і калібрування. Досліджені джерела перешкод при вимірюванні магнітних властивостей матеріалів в полях В=3…4 Тл і приведені методи пониження зовнішніх електромагнітних шумів за допомогою спеціальної конструкції кріостата-екрану. Приведені зразкові сигнали з вимірювального пристрою і досягнуті параметри чутливості до змін магнітного моменту зразка, стабілізації температури зразка і швидкості випаровування рідкого гелію.

We present a design of a magnetometer intended for early diagnostics of radiation damages in structural materials. The magnetometer is an rf SQUID material susceptometer based on a helium cryostat shield. The features and characteristics of such magnetometers are analyzed, the upper limit parameters achievable in the used schemes are estimated. The design of main parts, the key parameters optimization methods, the operation and calibration algorithms are described. The interference sources while measuring magnetic properties of the materials in fields B=3…4 T are revealed. The techniques to suppress external electromagnetic noises due to special design of the cryostat shield are offered. Some examples of the meter output signals and the best values of the sensitivity to sample magnetic moment variations, of the sample temperature stability, and of the liquid helium evaporation rate are given.