La source des champs électriques de fréquence industrielle sont les parties conductrices de courant des installations électriques existantes (lignes électriques, inductances, condensateurs des installations thermiques, lignes d'alimentation, générateurs, transformateurs, électro-aimants, solénoïdes, unités d'impulsions demi-onde ou de type condensateur, fonte et aimants en cermet, etc.).
Exposition à long terme champ électrique sur le corps humain peut provoquer des perturbations état fonctionnel systèmes nerveux et cardiovasculaire. Cela se traduit par une fatigue accrue, une diminution de la qualité des opérations de travail, des douleurs cardiaques, des modifications de la pression artérielle et du pouls.
Les principaux types de protection collective contre l'influence du champ électrique des courants de fréquence industriels sont les dispositifs de blindage - composant installation électrique, conçu pour protéger le personnel dans les appareillages ouverts et les lignes électriques aériennes.
Un dispositif de protection est nécessaire lors de l'inspection des équipements et lors des commutations opérationnelles, pour surveiller l'avancement des travaux. Structurellement, les dispositifs de blindage sont conçus sous la forme d'auvents, d'auvents ou de cloisons constitués de câbles, tiges, treillis métalliques.
Les écrans portatifs sont également utilisés pour les travaux de maintenance des installations électriques sous forme d'auvents amovibles, d'auvents, de cloisons, de tentes et de boucliers.
Les dispositifs de blindage doivent avoir un revêtement anticorrosion et être mis à la terre.
Les sources des champs électromagnétiques des radiofréquences sont :
dans la gamme 60 kHz - 3 MHz - éléments non blindés d'équipements pour le traitement par induction du métal (durcissement, recuit, fusion, brasage, soudage, etc.) et d'autres matériaux, ainsi que équipements et instruments utilisés dans les communications radio et la radiodiffusion ;
dans la plage de 3 MHz à 300 MHz - éléments non blindés d'équipements et d'instruments utilisés dans les communications radio, la radiodiffusion, la télévision, la médecine, ainsi que les équipements de chauffage de diélectriques (soudage de composés plastiques, chauffage de plastiques, collage de produits en bois, etc.) ;
dans la gamme 300 MHz - 300 GHz - éléments non blindés d'équipements et d'instruments utilisés en radar, radioastronomie, radiospectroscopie, physiothérapie, etc.
Exposition à long terme aux ondes radio divers systèmes le corps humain a des conséquences variées.
Les plus caractéristiques lorsqu'ils sont exposés aux ondes radio de toutes les gammes sont les écarts par rapport à l'état normal du système central. système nerveux et le système cardiovasculaire humain. Les sensations subjectives du personnel exposé comprennent des plaintes concernant des mal de tête, somnolence ou insomnie générale, fatigue, faiblesse, transpiration accrue, perte de mémoire, distraction, vertiges, assombrissement des yeux, sentiments d'anxiété sans cause, de peur, etc.
Pour assurer la sécurité des travaux avec des sources d'ondes électromagnétiques, une surveillance systématique des paramètres réels normalisés est effectuée sur les lieux de travail et dans les lieux où peut se trouver du personnel. Le contrôle est effectué en mesurant l'intensité des champs électriques et magnétiques, ainsi qu'en mesurant la densité du flux énergétique selon les méthodes approuvées par le ministère de la Santé.
La protection du personnel contre l'exposition aux ondes radio est utilisée pour tous les types de travaux si les conditions de travail ne répondent pas aux exigences des normes. Cette protection s'effectue par les voies et moyens suivants :
charges et absorbeurs de puissance adaptés qui réduisent la force et la densité du champ de flux d'énergie ondes électromagnétiques;
protéger le lieu de travail et la source de rayonnement ;
placement rationnel des équipements dans la salle de travail;
sélection de modes de fonctionnement rationnels des équipements et des modes de travail du personnel ;
utilisation d'équipements de protection préventive.
Les écrans réfléchissants sont fabriqués à partir de matériaux à haute conductivité électrique, tels que des métaux (sous forme de parois solides) ou des tissus en coton avec un support métallique. Les écrans métalliques solides sont les plus efficaces et permettent déjà, avec une épaisseur de 0,01 mm, d'atténuer le champ électromagnétique d'environ 50 dB (100 000 fois).
Pour la fabrication d'écrans absorbants, des matériaux à faible conductivité électrique sont utilisés. Les écrans absorbants sont réalisés sous forme de feuilles de caoutchouc pressées d'une composition spéciale avec des pointes coniques pleines ou creuses, ainsi que sous forme de plaques de caoutchouc poreux remplies de fer carbonyle, avec un treillis métallique embouti. Ces matériaux sont collés sur le cadre ou la surface de l'équipement rayonnant
3.5.Protection contre rayonnement laser.
Laser ou optique générateur quantique- c'est un générateur rayonnement électromagnétique plage optique, basée sur l'utilisation d'un rayonnement forcé (stimulé). En raison de leurs propriétés uniques (directivité des feux de route, cohérence), ils sont extrêmement largement utilisés dans divers domaines industrie, science, technologie, communications, agriculture, médecine, biologie, etc.
La classification des lasers est basée sur le degré de dangerosité du rayonnement laser pour le personnel opérateur. Selon cette classification, les lasers sont divisés en 4 classes :
classe 1 (sûr) - le rayonnement émis n'est pas dangereux pour les yeux ;
classe II (faible risque) - le rayonnement direct ou réfléchi de manière spéculaire est dangereux pour les yeux ;
classe III (dangereux moyen) - le rayonnement direct, spéculaire et réfléchi de manière diffuse est dangereux pour les yeux à une distance de 10 cm de la surface réfléchissante et (ou) le rayonnement direct ou réfléchi de manière spéculaire est dangereux pour la peau ;
classe IV (très dangereux) - le rayonnement réfléchi de manière diffuse est dangereux pour la peau à une distance de 10 cm de la surface réfléchissante.
Les principaux critères permettant d'évaluer le degré de dangerosité du rayonnement laser généré sont la puissance (énergie), la longueur d'onde, la durée de l'impulsion et l'exposition au rayonnement.
Les niveaux maximaux admissibles, les exigences relatives à la conception, au placement et au fonctionnement sûr des lasers sont réglementés par les « Normes et règles sanitaires pour la conception et le fonctionnement des lasers » n° 2392-81, qui permettent d'élaborer des mesures pour assurer des conditions de travail sûres lorsque travailler avec des lasers. Les normes et règles sanitaires permettent de déterminer les valeurs MPL pour chaque mode de fonctionnement et partie du domaine optique à l'aide de formules et de tableaux spéciaux. Les niveaux d'irradiation maximaux admissibles sont différenciés en tenant compte du mode de fonctionnement des lasers - mode continu, monopulse, impulsionnel-périodique.
En fonction des spécificités processus technologique Travailler avec un équipement laser peut impliquer une exposition du personnel principalement aux rayonnements réfléchis et diffusés. Énergie du rayonnement laser dans objets biologiques(tissu, organe) peut subir diverses transformations et provoquer des modifications organiques dans les tissus irradiés (effets primaires) et des modifications non spécifiques caractère fonctionnel(effets secondaires) qui se produisent dans le corps en réponse aux rayonnements.
L'effet du rayonnement laser sur l'organe de la vision (depuis une déficience fonctionnelle mineure jusqu'à la perte complète de la vision) dépend principalement de la longueur d'onde et de la localisation de l'effet.
Lors de l'utilisation de lasers haute puissance et de leur extension utilisation pratique le danger de dommages accidentels non seulement à l'organe de la vision, mais aussi à la peau et même organes internes avec d'autres changements dans le système nerveux central et systèmes endocriniens.
La prévention des blessures causées par le rayonnement laser comprend un système de mesures d'ingénierie, techniques, de planification, organisationnelles, sanitaires et hygiéniques.
Lors de l'utilisation de lasers de classe II-III, afin d'éviter l'exposition du personnel, il est nécessaire soit de clôturer la zone laser, soit de protéger le faisceau de rayonnement. Les écrans et les clôtures doivent être constitués de matériaux ayant le facteur de réflexion le plus faible, être résistants au feu et ne pas émettre de substances toxiques lorsqu'ils sont exposés au rayonnement laser.
Les lasers de classe de danger IV sont situés dans des pièces isolées séparées et sont fournis avec télécommande leur travail.
Lors du placement de plusieurs lasers dans une même pièce, la possibilité d'une irradiation mutuelle des opérateurs travaillant dans différentes installations doit être exclue. Les personnes étrangères à leur fonctionnement ne sont pas autorisées à pénétrer dans les locaux où se trouvent les lasers. Le réglage visuel des lasers sans équipement de protection est interdit.
Pour se protéger du bruit, des mesures appropriées sont prises en matière d'isolation phonique des installations, d'absorption acoustique, etc.
À moyens individuels la protection qui garantit des conditions de travail sûres lors du travail avec des lasers comprend des lunettes, des écrans et des masques spéciaux qui réduisent l'exposition oculaire au niveau maximum.
Moyens protection personnelle ne sont appliqués que dans les cas où les équipements de protection collective ne permettent pas de répondre aux exigences des règles sanitaires.
BLINDAGE MAGNÉTIQUE(protection magnétique) - protection d'un objet contre les influences magnétiques. champs (constants et variables). Moderne recherches dans de nombreux domaines scientifiques (géologie, paléontologie, biomagnétisme) et technologiques (recherche spatiale, énergie nucléaire, science des matériaux) sont souvent associés à des mesures de champs magnétiques très faibles. champs ~10 -14 -10 -9 T dans une large gamme de fréquences. Les champs magnétiques externes (par exemple, le champ terrestre T avec bruit T, le bruit magnétique des réseaux électriques et des transports urbains) créent de fortes interférences avec le fonctionnement d'appareils très sensibles. magnétométrique équipement. Réduire l'influence du magnétique champs dans fort degré détermine les possibilités de conduite magnétique mesures (voir par exemple Champs magnétiques des objets biologiques).Parmi les méthodes de M. e. les plus courants sont les suivants.
L'effet de protection d'un cylindre creux constitué d'une substance ferromagnétique avec ( 1
- externe surface du cylindre, 2
-interne surface). Magnétique résiduel 
champ à l'intérieur du cylindre
Écran ferromagnétique- feuille, cylindre, sphère (ou coquille k--l. autre forme) à partir d'un matériau à haute perméabilité magnétique je suis bas induction résiduelle En r et petit force coercitive N s. Le principe de fonctionnement d'un tel écran peut être illustré à l'aide de l'exemple d'un cylindre creux placé dans un champ magnétique homogène. champ (fig.). Lignes d'induction externes mag. champs B lors du passage du milieu au matériau de l'écran, les champs externes deviennent sensiblement plus denses et dans la cavité du cylindre, la densité des lignes d'induction diminue, c'est-à-dire que le champ à l'intérieur du cylindre s'avère affaibli. L'affaiblissement du champ est décrit par f-loy
Où D- diamètre du cylindre, d- épaisseur de sa paroi, - mag. perméabilité du matériau du mur. Pour calculer l'efficacité de M. e. volumes décom. les configurations utilisent souvent un fichier
où est le rayon de la sphère équivalente (presque la valeur moyenne des dimensions de l'écran dans trois directions mutuellement perpendiculaires, puisque la forme de l'écran a peu d'effet sur l'efficacité du système magnétoélectrique).
Des formules (1) et (2), il résulte de l'utilisation de matériaux à champ magnétique élevé. la perméabilité [comme le permalloy (36-85 % Ni, reste Fe et additifs d'alliage) ou le mu-métal (72-76 % Ni, 5 % Cu, 2 % Cr, 1 % Mn, reste Fe)] améliore considérablement la qualité de écrans (au fer). Un moyen apparemment évident de s'améliorer blindage en raison de l'épaississement du mur, ce n'est pas optimal. Les écrans multicouches avec des espaces entre les couches fonctionnent plus efficacement, pour lesquels les coefficients sont blindageégal au produit coefficient pour le département. couches. Il s'agit d'écrans multicouches (couches externes de matériaux magnétiques saturées à des valeurs élevées DANS , interne - en permalloy ou mu-métal) constituent la base des conceptions de salles magnétiquement protégées pour la recherche biomagnétique, paléomagnétique, etc. Il est à noter que l'utilisation de matériaux de protection tels que le permalloy est associée à un certain nombre de difficultés, notamment du fait que leur magnésium. propriétés sous déformation et cela signifie. la chaleur se détériore, ils ne permettent pratiquement pas le soudage, ce qui veut dire. virages et autres mécaniques charges Dans le moderne mag. Les ferromagnétiques sont largement utilisés dans les écrans.
lunettes en métal(Cu, A1, etc.) servent à protéger contre les champs magnétiques alternatifs. champs. Lors du changement d'externe mag. les champs dans les parois de l'écran apparaissent de manière inductive. courants qui couvrent le volume blindé. Magné. le champ de ces courants est dirigé à l'opposé du champ extérieur. indignation et la compense en partie. Pour les fréquences supérieures à 1 Hz. blindageÀ
augmente proportionnellement à la fréquence : Où - constante magnétique , - conductivité électrique du matériau du mur, L - la taille de l'écran, - l'épaisseur des parois, f
- fréquence circulaire.
Magné. les écrans en Cu et A1 sont moins efficaces que les écrans ferromagnétiques, notamment dans le cas de l'électromagnétique basse fréquence. domaines, mais la facilité de fabrication et le faible coût les rendent souvent plus préférables à utiliser. Écrans supraconducteurs. L'action de ce type d'écrans est basée sur effet Meissner- déplacement complet de l'aimant. champs d'un supraconducteur. Avec tout changement d'externe mag. circulent dans les supraconducteurs, des courants apparaissent qui, conformément à La règle de Lenz compenser ces changements. Contrairement aux conducteurs ordinaires, les supraconducteurs inductifs. les courants ne s'estompent pas et compensent donc le changement de flux pendant toute la durée d'existence du courant extérieur. champs. Le fait que les écrans supraconducteurs peuvent fonctionner à des températures très basses et dans des champs ne dépassant pas les limites critiques. valeurs (voir Champ magnétique critique), conduit à des difficultés importantes dans la conception de grands volumes « chauds » magnétiquement protégés.
Il est à noter qu'à l'intérieur du volume protégé magnétiquement par le supraconducteur, le champ résiduel qui y existait au moment du passage du matériau d'écran à l'état supraconducteur est préservé.
Pour réduire ce champ résiduel il est nécessaire de prendre une mesure particulière mesures. Par exemple, transférez l'écran dans un état supraconducteur avec un champ magnétique faible par rapport à celui de la Terre. champ dans le volume protégé ou utiliser la méthode des « écrans gonflants », dans laquelle la coque pliée de l'écran est transférée dans un état supraconducteur puis dilatée. De telles mesures permettent, pour l'instant, de réduire les champs résiduels à une valeur de T dans de petits volumes limités par des écrans supraconducteurs. Protection active contre les interférences réalisée à l'aide de bobines de compensation qui créent un champ magnétique. un champ de magnitude égale et de direction opposée au champ d'interférence. Lorsqu'ils sont ajoutés algébriquement, ces champs s'annulent. Naïb. On connaît les bobines de Helmholtz, qui sont deux bobines circulaires coaxiales identiques avec courant, séparées par une distance,égal au rayon
bobines Mag assez homogène. le champ est créé au centre entre eux. Pour compenser trois espaces. les composants nécessitent un minimum de trois paires de bobines. Il existe de nombreuses options pour de tels systèmes et leur choix est déterminé par des exigences spécifiques. Un système de protection active est généralement utilisé pour supprimer les interférences basse fréquence (dans la plage de fréquences 0-50 Hz). L'un de ses objectifs est l'indemnisation postérieure. mag. Les champs terrestres, qui nécessitent des sources de courant très stables et puissantes ; la seconde est la compensation des variations magnétiques. champs, pour lesquels des sources de courant plus faibles contrôlées par des capteurs magnétiques peuvent être utilisées. champs, par ex. magnétomètres haute sensibilité - calmars ou fluxgates
.DANS dans une large mesure l'intégralité de la compensation est déterminée par ces capteurs.
Existe
différence importante Rose-Ince A., Roderick E., Introduction à la physique, trad. de l'anglais, M., 1972 ; Stamberger G.A., Dispositifs pour créer des champs magnétiques faibles et constants, Novossibirsk, 1972 ; Vvedensky V.L., Ozhogin V.I., Magnétométrie ultrasensible et biomagnétisme, M., 1986 ; Bednorz J. G., Muller K. A., Supraconductivité possible à Tc élevée dans le système Ba-La-Cr-O, "Z. Phys.", 1986, Bd 64, S. 189. S.P. Naurzakov.
Utilisation : pour obtenir un espace sans champ magnétique, offrant une qualité de blindage améliorée. L'écran magnétique est réalisé sous la forme d'une coque avec une trappe, et la coque est située coaxialement avec un anneau installé verticalement d'un aimant permanent à aimantation axiale ou deux coques situées mobiles par rapport à l'anneau, en matériau composite ou diamagnétique . L'invention peut être utilisée en médecine pour soulager le stress pendant orages magnétiques, et technologie dans la production d'aimants permanents homogènes, de semi-conducteurs, dans la production et la configuration d'équipements radioélectroniques. 3 postes salariés, 2 ill.
L'invention concerne la technologie de mesure et peut être utilisée pour obtenir un espace sans champ magnétique, dans lequel sont effectués le réglage et le test, par exemple, de capteurs de type flux-gate d'équipements de mesure radio. On connaît des écrans magnétiques en matériaux ferromagnétiques, pour un fonctionnement efficace desquels ils utilisent, par exemple, une bobine inductrice démagnétisante enroulée sur le boîtier et une source d'alimentation. Assez souvent, pour réduire le champ magnétique résiduel, un écran constitué de plusieurs couches de matériau ferromagnétique est équipé d'un enroulement démagnétisant supplémentaire. L'inconvénient de tels systèmes est la connexion obligatoire de l'écran avec la source énergie électrique, qui est utilisé avec une faible efficacité. Pour réduire les coûts énergétiques, des écrans en matériau supraconducteur ou contenant des enroulements supraconducteurs sont utilisés. Dans le même temps, la conception devient beaucoup plus compliquée et l'utilisation de l'écran sur le terrain est exclue. Comme prototype, un dispositif de salle blindée pour les mesures magnétiques a été utilisé, qui contient un cadre auquel est fixé un écran ferromagnétique multicouche, des colonnes de support sur la fondation et des dispositifs d'éclairage. Cependant, dans ce cas, lorsque les couches sont magnétisées par le champ magnétique terrestre, une source d'énergie est connectée au sommet des coins de chaque couche. Ainsi, dans ce cas comme dans d’autres, le champ magnétique terrestre joue un rôle rôle négatif. Pour s'en protéger, divers écrans sont créés. Le but de l'invention est d'améliorer la qualité du blindage. Ceci est obtenu grâce au fait que l'écran magnétique est réalisé sous la forme d'une coque avec une trappe, et la coque est située coaxialement avec l'anneau d'un aimant permanent à aimantation axiale ou deux coques situées mobiles par rapport à l'anneau, constituées de un matériau composite ou diamagnétique, par exemple le cuivre. Sur la fig. 1 montre une constante aimant annulaire; Fig. 2 - topographie du champ magnétique de l'anneau. L'aimant annulaire permanent 1 est réalisé avec un rayon interne R et une épaisseur , des coques 3 avec des trappes 4 d'accès à l'intérieur de la coque sont installées sur le support 2 à une distance S de l'anneau. La figure 2 montre la topographie du champ magnétique d'un anneau à aimantation axiale, présentant des régions spécifiques l et k. Le personnel place les dispositifs servant au travail (mise en place) dans la coque 3 (le cas échéant, il les place lui-même) et l'installe à une distance S, déterminée par les dimensions caractéristiques de l'anneau R et . Dans ce cas, l'emplacement des coques coïncide avec les régions l et k, dans lesquelles le champ magnétique de l'anneau est nul. Ces zones sont vide magnétique. Le placement vertical de l'anneau simplifie son installation et position relative coquilles. Dans ce cas, le champ magnétique de l’anneau peut coïncider ou, dans le cas général, ne pas coïncider avec le champ magnétique terrestre. Le matériau de la coque est choisi en tenant compte de sa neutralité au champ magnétique. En particulier, un tel matériau peut être soit un matériau composite, soit un matériau diamagnétique. L'utilisation d'un aimant permanent à aimantation axiale en forme d'anneau et d'une disposition donnée de coques permet de créer des volumes sans champ magnétique, qui peuvent par exemple être utilisés en médecine pour soulager le stress lors d'orages magnétiques, en technologie pour la production et la configuration d'équipements radio-électroniques, dans les industries avancées (production d'aimants homogènes, permanents, semi-conducteurs, LSI, etc.).
Formule d'invention
1. ÉCRAN MAGNÉTIQUE, réalisé sous la forme d'une coque avec une trappe, caractérisé en ce que la coque est située coaxialement à l'anneau d'un aimant permanent à aimantation axiale à une distance s = (2-2,5), où s est la distance du plan de symétrie de l'anneau au centre du champ magnétique de délaminage naturel de l'anneau spécifié, dans lequel se trouve un écran magnétique dont le centre est aligné avec le centre de la stratification naturelle du champ magnétique de source magnétique(anneaux); - l'épaisseur de l'anneau, et le rayon de la coque est proportionné au rayon du trou central de l'aimant permanent annulaire. 2. Écran selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient deux coques situées coaxialement et mobiles par rapport à l'aimant permanent. 3. Écran selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les coques sont en matériau composite. 4. Écran selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les coques sont en matériau diamagnétique, par exemple en cuivre.
Fabrication et étude des propriétés des écrans magnétiques
Le but du travail est l'étude des méthodes de criblage utilisant des dispositifs HTSC, la réalisation d'écrans volumétriques et à couches épaisses, et l'étude de leurs coefficients d'atténuation de champ.
Blindage représente la protection du volume contre les effets des champs électriques, magnétiques ou électromagnétiques externes. En règle générale, ce volume contient un périphérique qui doit être protégé contre de ce domaine. En fonction du type et de l'orientation du champ blindé, le matériau et la conception du tamis sont sélectionnés. Par exemple, le champ magnétique est traditionnellement protégé à l'aide de structures constituées de ferromagnétiques, et champs électromagnétiques– en utilisant des structures conductrices. Le dessin peut avoir la forme d’une sphère, d’un verre avec un fond, d’un long cylindre, etc.
Application matériaux supraconducteurs a permis d'améliorer considérablement les paramètres de poids et de taille des structures de blindage, cependant, la nécessité d'utiliser de l'hélium liquide limite l'utilisation de tels boucliers.
L'utilisation d'écrans électromagnétiques HTSC à des fréquences de l'ordre du son semble assez prometteuse, puisque l'utilisation de métaux ordinaires, comme le cuivre ou l'aluminium, nécessite grande épaisseurécran (les épaisseurs de couche de peau correspondantes sont de plusieurs centimètres). Permalloy et autres écrans avec valeur élevée la perméabilité magnétique se caractérise également par des dimensions et un poids importants.
Pour les échantillons HTSC monocristallins, les profondeurs de pénétration sont des fractions de micromètre. Pour les échantillons polycristallins, elle est nettement plus grande (10 µm), mais l'utilisation d'écrans HTSC, de boîtiers de blindage de circuits intégrés, etc. est prometteuse par rapport aux autres méthodes. Base physique Le fonctionnement de l'écran est l'effet Meissner-Ochsenfeld. Le champ magnétique externe dans un supraconducteur diminue avec la profondeur :
B(x) = B(0) exp(- x / λL), (4.9)
Où x– la distance à la surface,
λL– Profondeur de pénétration à Londres.
Pour les supraconducteurs à basse température λL=10 -7 m, donc champs faibles ils ne pénètrent pratiquement pas dans le supraconducteur massif. Pour les vrais HTSC, comme déjà indiqué, cette valeur est beaucoup plus grande. Si l’amplitude du champ magnétique externe devient comparable à la valeur du champ critique inférieur, un supraconducteur de type II peut passer à un état intermédiaire. Dans ce cas, l'échantillon est divisé en régions supraconductrices et normales alternées (état de Shubnikov) et un champ magnétique y pénètre. L'induction de champ à laquelle l'échantillon passe à l'état Shubnikov est déterminée par sa forme et les propriétés critiques du matériau. Pour un écran en forme de cylindre à fond plat et dont le rapport entre le diamètre intérieur et extérieur n'est pas supérieur à 0,7, ce champ (perpendiculaire à l'axe du cylindre) peut être déterminé à partir de l'expression
B ││ = B.C. 1 [(1-d/D)/2] 1/2 , (4.10)
Où B.C. 1 – induction du premier champ critique du matériau ;
D, d– les diamètres externe et interne de l'écran.
L'induction du champ axial, à laquelle le matériau de l'écran passe dans un état intermédiaire, est approximativement égale à l'induction du champ critique.
Pour les matériaux HTSC la situation devient plus compliquée du fait qu'il s'agit de conglomérats granulaires, où se trouvent des jonctions Josephson entre les granules SP. Dans ce cas, les propriétés de blindage sont associées à la valeur du champ critique des liaisons intergranulaires, à partir duquel le champ commence à pénétrer dans le HTSC.
Généralement, les écrans magnétiques HTSC sont fabriqués par pressage simple face, double face ou hydrostatique de poudre HTSC et cuisson ultérieure. Cette méthode convient à la réalisation de petits écrans. Toutefois, pour la fabrication de cylindres ou de tamis longs, il faut plus forme complexe(sphère) cette méthode ne convient pas. Dans ce cas, des écrans discrets constitués de fragments d'anneaux sont utilisés. Dans des travaux antérieurs, de tels anneaux de fragments ont été fabriqués et peuvent être assemblés en un long cylindre. De tels fragments peuvent être réalisés en appliquant des films minces ou épais sur une base céramique.
Facteur de blindage (affaiblissement du champ) courants qui couvrent le volume blindé. Magné. le champ de ces courants est dirigé à l'opposé du champ extérieur. indignation et la compense en partie. Pour les fréquences supérieures à 1 Hz. blindage est défini comme le rapport de la quantité champ interne B je vers l'extérieur - Être:
courants qui couvrent le volume blindé. Magné. le champ de ces courants est dirigé à l'opposé du champ extérieur. indignation et la compense en partie. Pour les fréquences supérieures à 1 Hz. blindage= B je / Être. (4.11)
La mesure s'effectue de la manière suivante. Un écran avec un capteur de champ est placé à l'intérieur d'un solénoïde qui définit le champ externe. Le capteur utilisé est un capteur fluxgate ou, comme dans notre cas, un capteur Hall. Le solénoïde de la tige est descendu dans un flacon Dewar avec azote liquide. L'ensemble du système est situé à l'intérieur d'un écran ferromagnétique à deux couches installé verticalement avec un coefficient d'affaiblissement du champ magnétique terrestre d'environ 100.
Une résistance est connectée en série avec l'enroulement du solénoïde. La chute de tension aux bornes de la résistance est proportionnelle à l'amplitude du champ magnétique externe du solénoïde, la FEM Hall est proportionnelle à l'amplitude du champ interne. Du graphique Ux= f( IC) vous pouvez estimer le coefficient d'affaiblissement de champ pour un écran donné.
Riz. 4.8. Anneau de fragments de film épais d'un écran magnétique :
1 – céramique, 2 – film
Riz. 4.9. Température combustion du film HTSC : T 1 =120°C (30 min) V 1 =30ºC/h ; T2 = 910-915°C (10-20 min) ; T 3 =895°С, V 2 =6ºС/h ; T4 =860°C
Quêtes
1). Obtenez des fragments d’anneaux à film épais.
1.1. Appliquer de la pâte (poudre Bi-2212 et 10 à 15 % de liant organique) sur la base en céramique (Fig. 4.8).
1.2. Brûlez la pâte dans un four électrique (Fig. 4.9).
Riz. 4.10. Écran magnétique : Ф – fragments annulaires de l'écran ; D – Capteur à effet Hall ;
a – distance entre les anneaux de fragments ; L – enroulement du solénoïde
2). Assemblez des boucliers magnétiques.
2.1. Assemblez un écran à partir d'anneaux de fragments volumétriques.
2.2. Assemblez un écran à partir de fragments d'anneaux de film.
3). Mesurer le coefficient de blindage des écrans volumétriques et cinématographiques.
3.1. Assemblez un circuit pour mesurer le coefficient de blindage (Fig. 4.11).
Riz. 4.11. Schéma d'installation pour mesurer le coefficient de blindage : IP - alimentations, D - capteur Hall, C - enregistreur deux axes ; L – solénoïde ;
R – résistance
3.2. Obtenir des graphiques B je= f( Être).
3.3. En modifiant la distance entre les anneaux, obtenez des graphiques K=B je/Être= f( un).
4). Préparer un rapport contenant des graphiques et leur évaluation comparative.
1. Comment s’effectue le blindage ?
2. Quels sont les écrans ?
3. Quels appareils nécessitent un blindage ?
4. Décrivez et expliquez l'effet Meissner.
5. Décrivez l’état de Shubnikov.
6. Que sont les vortex d'Abrikosov ?
7. Expliquer la nature de la dépendance x=f( un).
8. Comment fonctionne l'appareil de mesure du coefficient d'atténuation ?
Littérature
1. Krasov V.G. et autres. Technologie des couches épaisses en microélectronique micro-ondes / Krasov V.G., Petratskas G.B., Chernozubov Yu.S. – M. : Radio et Communications, 1985.- 168 p.
2. Bondarenko S.I., Sheremet V.I. Application de la supraconductivité dans mesures magnétiques– L. : Energoatomizdat, 1982.-132 p.
Conclusion
Dans cet ouvrage, nous avons examiné les principales questions de conception et de technologie de la cryoélectronique à haute température. En raison du volume limité du manuel et du désir de faire gagner du temps au lecteur, les questions théoriques et pratiques les plus importantes ont été examinées. De nombreux points essentiels, pas suffisamment « avancés » sur le plan pratique, sont restés hors de vue.
Cela fait récemment 90 ans depuis la découverte de la supraconductivité et 40 ans depuis que les technologies supraconductrices à basse température, y compris la cryoélectronique, sont nées sur la base de matériaux supraconducteurs et de la technologie cryogénique à la température de l'hélium. L'un de ses premiers éléments était un cryotron filaire. Au cours des dernières années, la cryoélectronique à basse température a connu un développement important : des dispositifs numériques basés sur des cryotrons (d'abord à film, puis Josephson) ont été inventés ; récepteurs et convertisseurs de signaux hyperfréquences, dispositifs basés sur SQUID, etc.
Plus de 15 ans se sont écoulés depuis l'ouverture supraconductivité à haute température– un événement censé stimuler les travaux dans le domaine de la supraconductivité en général et de la cryoélectronique en particulier. Et c'est ce qui s'est produit : le nombre et la portée des recherches dans ce domaine ont fortement augmenté en 1996 et sont aujourd'hui assez importantes.
Cependant, malgré des succès évidents, la cryoélectronique à haute température en est encore à ses balbutiements, pour diverses raisons.
Aujourd’hui, une situation dramatique et tendue demeure dans le domaine de la recherche HTSC. Les attentes restent élevées à cet égard. Le gouvernement et les entreprises industrielles, qui ont investi et continuent d'investir d'importantes sommes d'argent dans la recherche HTSC, surveillent de près les aspects appliqués de la recherche, craignant de rater le moment d'une percée dans la recherche à forte intensité de connaissances (et donc prometteuse, prestigieuse et rentable). ) Marché HTSC. De grandes attentes nous obligent à évaluer scrupuleusement tant l’état actuel de la recherche que son potentiel commercial.
Les raisons freinant le développement de la cryoélectronique incluent également :
· une mauvaise connaissance des procédés cryoélectroniques dans les structures et films refroidis,
· insuffisance de conception réelle et d'idées technologiques pour créer des dispositifs cryoélectroniques intégrés et des circuits intégrés particulièrement fiables, reproductibles, multiéléments et multicouches avec des intervalles submicroniques.
Il n'existe pratiquement aucune méthode permettant de réduire l'intensité énergétique et les indicateurs de poids et de taille des cryostats, ou d'augmenter la durée de leur fonctionnement continu.
En d’autres termes, il est nécessaire de trouver des solutions qui rendront les résultats obtenus peu coûteux, reproductibles et accessibles. Nous espérons que les connaissances et les compétences que vous acquerrez vous aideront à résoudre vos problèmes.
Blindage contre les champs magnétiques.
Méthode de contournement. -Méthode du champ magnétique de l'écran.
Méthode de shuntage d'un champ magnétique avec un écran utilisé pour la protection contre les champs magnétiques alternatifs constants et à évolution lente. Les écrans sont constitués de matériaux ferromagnétiques à forte pénétration magnétique relative (acier, permalloy). S'il y a un écran, les lignes d'induction magnétique passent principalement le long de ses parois, qui ont une faible résistance magnétique par rapport à la lame d'air à l'intérieur de l'écran. Plus l'écran est épais et moins il y a de coutures et de joints, plus le blindage est efficace. Méthode de déplacement d'un champ magnétique par un écran utilisé pour protéger les champs magnétiques alternatifs à haute fréquence. Dans ce cas, des écrans en métaux non magnétiques sont utilisés. Le blindage est basé sur le phénomène d'induction.
Si vous placez un cylindre de cuivre sur le trajet d'une taupe magnétique uniformément alternative, dans laquelle des courants d'induction de Foucault alternatifs (courants de Foucault) seront excités. Le champ magnétique de ces courants sera fermé ; à l'intérieur du cylindre, il sera dirigé vers le champ excitateur, et à l'extérieur - dans la même direction que le champ excitateur. Le champ résultant s'avère affaibli à proximité du cylindre et renforcé à l'extérieur de celui-ci, c'est-à-dire le champ est déplacé de l'espace occupé par le cylindre, ce qui constitue son effet de blindage, qui sera d'autant plus efficace que la résistance électrique du cylindre est faible, c'est-à-dire plus les courants de Foucault qui le traversent sont importants.
Grâce à l'effet de surface (« effet de peau »), la densité des courants de Foucault et l'intensité du champ magnétique alternatif diminuent de façon exponentielle à mesure que l'on s'enfonce dans le métal.
Où 
μ – perméabilité magnétique relative du matériau ; μ˳ – perméabilité magnétique du vide, égale à 1,25*108 g*cm-1 ; ρ – résistivité du matériau, Ohm*cm ; ƒ – fréquence, Hz.
Pour un matériau non magnétique, μ = 1. Et l'effet de blindage est déterminé uniquement par ƒ et ρ.
Le blindage est une méthode active de protection des informations. Le blindage contre les champs magnétiques (blindage magnétostatique) est utilisé lorsqu'il est nécessaire de supprimer les interférences aux basses fréquences de 0 à 3..10 kHz. L'efficacité du blindage magnétostatique augmente lorsque des boucliers multicouches sont utilisés.
L'efficacité du blindage magnétique dépend de la fréquence et des propriétés électriques du matériau du blindage. Plus la fréquence est basse, plus l'écran est faible et plus il doit être épais pour obtenir le même effet de blindage. Pour les hautes fréquences, à partir de la gamme des ondes moyennes, un écran en n'importe quel métal d'une épaisseur de 0,5 ... 1,5 mm est très efficace. Lors du choix de l'épaisseur et du matériau de l'écran, il convient de prendre en compte la résistance mécanique, la rigidité, la résistance à la corrosion, la facilité d'assemblage des pièces individuelles et l'établissement de contacts de transition entre elles à faible résistance, la facilité de brasage, de soudage, etc. Pour les fréquences supérieures 10 MHz, du cuivre et, plus encore, un film d'argent épais de plus de 0,1 mm donnent un effet de blindage important. Par conséquent, aux fréquences supérieures à 10 MHz, il est tout à fait acceptable d'utiliser des écrans en feuille getinax ou autre matériau isolant recouvert de cuivre ou d'argent. Pour la fabrication des écrans, on utilise : des matériaux métalliques, des matériaux diélectriques, du verre à revêtement conducteur, des tissus métallisés spéciaux, des peintures conductrices. Les matériaux métalliques (acier, cuivre, aluminium, zinc, laiton) utilisés pour le blindage sont fabriqués sous forme de tôles, de treillis et de feuilles.
Tous ces matériaux satisfont aux exigences de résistance à la corrosion lorsqu’ils sont utilisés avec des revêtements protecteurs appropriés. Les modèles d'écrans les plus avancés technologiquement sont en acier, car le soudage ou le brasage peut être largement utilisé dans leur fabrication et leur installation. Les tôles doivent être reliées électriquement entre elles sur tout le périmètre. Le cordon de soudure électrique ou de soudure doit être continu afin d'obtenir une structure d'écran entièrement soudée. L'épaisseur de l'acier est choisie en fonction de la destination de la structure de l'écran et des conditions de son assemblage, ainsi que de la possibilité d'assurer des soudures continues lors de la fabrication. Les écrans en acier permettent une atténuation du rayonnement électromagnétique de plus de 100 dB.
