Разработка усовершенствованных сверхпроводящих градиентометров для биомагнитных СКВИД применений

Abstract

Для проведения биомагнитных измерений СКВИД магнитометры оснащаются сверхпроводящими градиентометрами, которые должны обеспечивать высокие значения отношения сигнал–шум на низких частотах, достаточную механическую прочность и стабильность свойств при многократных термоциклах, а так-же низкий уровень собственных магнитных шумов. Представлена конструкция градиентометра для проведения магнитных кардиографических измерений из композиционного материала с углеродными волокнами. Термический коэффициент линейного расширения (ТКЛР) углеволокнистого композиционного материала (углепластика) подбирается соответствующим коэффициенту материала сверхпроводящего про-вода витков градиентометра. Это достигается благодаря различию в ТКЛР углеволокна в продольном и по-перечном направлениях и обеспечивается вариацией в направлениях укладки волокна в композите. Представлены данные по измерениям магнитной проницаемости углекомпозита, которая оказалась в 6 раз меньше, чем у графита. Данная конструкция обеспечивает высокую степень балансировки градиентометра и запатентована наряду с другими специальными методами.

Для проведення біомагнітних вимірювань CКВІД магнітометри обладнуються надпровідними градієнтометрами, які повинні забезпечити високий рівень відношення сигнал–шум на низьких частотах, достатню механічну міцність та стабільність властивостей за багаторазовими термоциклами, а також низький рівень власних магнітних шумів. Надано конструкцію градієнтометра для проведення магнітних кардіографічних вимірювань з композиційного матеріалу, що складається з вуглецевого волокна. Термічний коефіцієнт лінійного розширення (ТКЛР) вуглеволокнистого композиційного матеріалу (вуглепластику) підбирається відповідним до коефіцієнту матеріалу надпровідного дроту витків градієнтометру. Це досягається завдяки різниці в ТКЛР вуглецевого волокна у повздовжньому та поперечному напрямках та забезпечується варіацією у напрямках розташування волокна у композиті. Наведено дані щодо вимірювань магнітної сприйнятливості вуглекомпозита, яка виявилася у 6 разів нижча, ніж у графіту. Ця конструкція забезпечує високу ступінь балансування градієнтометру та запатентована також з іншими спеціальними методами.

SQUID magnetometers for biomagnetic measurements are equipped with superconductive gradiometers that must have high SNR at low frequencies, mechanical strength and sustained performance during numerous thermal cycling, with low own magnetic noise. This paper describes the design of the gradiometer intended to operate in magnetic cardiography studies and is made of a composite material reinforced with carbon fibers. Coefficient of thermal expansion (CTE) of proposed carbon-filled plastic can be precisely adjusted to match to that of the detector coils wire. This is guaranteed due to different CTEs for carbon fibbers in their longitudinal and cross directions by putting the filaments in various orientations when forming the composite. The data of measurements of magnetic susceptibility of carbon-filled plastic are reported showing it is about 6 times smaller as compared to that of graphite. The gradiometer design provides its high balance due to advanced patented methods.