无磁杜瓦频谱特性问题的研究

图 １ 无磁杜瓦结构示意 图
杜 瓦 的 首 要 功 能 是 绝 热 保 温 ， 量 的传 导 方 热
决此矛盾 ， 说不了解 ， 实际上问题却是存在着的。即 使低温超导磁强计 曾有 问题没有解决 ， 也在地球物 理勘 查 中做过试 验 ， 由于试验 的时间很 短 ， 真 正形 没
成生 产力 ， 瓦对被 测 数 据 会 有 不 良影 响 尚未 来 得 杜
的。
左右 。另外 ， 在上世纪 ９ ０年代 由于科研需要研制
在液氮温 区下使 用 的无 磁杜瓦 ， 与低 温无磁 杜瓦 相 比由于绝热要 求相对低 一些 ， 以频 带相对 宽 所
一
些 ， 约 也 只有 几 千 赫 兹 左 右 ， 不 能 满 足 勘查 大 也
工作的要求 。这些杜 瓦的制作都是沿用 在上世纪 ７ 年代用于液氦温区的无磁杜瓦的研制经验照搬 ０ 过来的， 而且体 积过大 ， 重量 也过重 ， 野外作业 对 不 太方 便 。
３ 对 无磁 杜 瓦一些 问题 的分 析及 改进 办法
２１ 年 ２ ００ 月
地 质 装题 的 研 究
王赤军
（ 中国地质 科学 院地球物理地球化学勘查研究所 河北廊坊 ｏ５ｏ） ６ ｏ ｏ
摘
要： 无磁杜瓦在超导技术应用 中是 一个不可或缺 的工具 ， 尽管它不是超导技术 的主流研 究课题 ， 许 多应用 但在
生 ， 涡流将 会 激 励 一 个 二 次 场 ， 生 二 次 磁 场 信 此 产
类 杜 瓦 ， 于 主要 矛 盾 是 绝 热 ， 我 们 测 试 ， 由 经 低
温无 磁 杜 瓦 的频 带 都 很 窄 ， 带 大 约 只 有 １ ０ Ｈｚ 频 ００
号会叠加在待测 信号上 。显 而易见 ， 时所 获取 此 的信号就 不能 正确 客 观地 反 映存 在 的磁场 真 实 情况 ， 准确地说此时测 得的信号 已不是外场信号 ， 对磁测来说 这 已经 造成信号 失真 ， 在地球 物理 勘 查 的某 些 方 法 中也 采 用 人 工 激 励 磁 场 。如 果 在 测 量过程 中信 号有衰减 是可 以接受 的， 但有 信号 叠 加在外场信号 上 ， 信号 失真 那是 绝对 不能允许 使
出太高的要求 。由于多种 因素没能广泛地进行推广
应用 ， 在需求上就不可能对其提出更多的要求 ， 以 所 对无磁杜瓦本身的电学特性～频谱特性没有得到应
有 的关 注 。尽管 当 时 这个 矛 盾 也 存 在 着 ， 在地 学应 用 中当时 因为还 未 能 深入 进 行 研 究 ， 了解 而 没解 不
１ 前 言
无磁杜瓦是超导技术应用中一个非常重要的方 面， 目前 的超 导体 ， 管 是 低 温 （ 氦 沸 点 温 度 不 液 ４２ ） ． Ｋ 还是高温（ 液氮沸点温度 ７Ｋ） ７ 都需在低温下 才能工作 。杜瓦是超导技术应用 中必不可少 的工 具， 由于低温超导体先于高温超导体被发现 ， 以无 所
及发现 ， 当然不会对杜瓦的问题进行更深入的研究 。 现在看来杜瓦的频谱特性影响着超导技术的不少方
面 的应 用 。 当时无磁 杜瓦 在低 温超 导领域 应用 中突
式不仅可以通 过介质 直接热传 递 ， 还可 通过辐 射 热传递 ， 为了使热量辐射损失减 到最小 ， 常在无 通
磁杜瓦的内胆与外壳之 间在 内胆外裹上几 十层极 光滑似镜面的敷金属 薄膜 。这 些似镜面光 滑的金
串接 了 一 个 低 通 滤 波 器 一 样 。如 以此 无 磁 杜 瓦
国进 口的 无 磁 杜 瓦 ； 是 国 家 攻 关 项 目资 助 自行 二 研 制 的无 磁 杜 瓦 （ 世 纪 ７ 上 ０年 代 初 ） 。不 管 是 哪
一
用 于磁场测 量 就会 将 外 磁场 信 号 中 的的 高频 信 号 截 去 ， 金 属 薄 膜 在 外 场 作 用 下 还 会 有 涡 流 产 此
磁 杜 瓦 的研 究 和认 识 是从低 温无 磁 杜瓦 开始 的 。人 们 通 常对无 磁杜 瓦 的热学特 性— —绝 热保 温性 能很
重视 ， 当时的主要矛盾是要有一个能使超 导体能在 其超导转变温度下工作 的， 而且能进行磁测 的无磁 杜瓦， 并且 此研 究是 从 实验室 开始 的 ， 频带 没有 提 对
出的矛盾是绝热 ， 解决无磁 杜瓦的频谱特性 可能与 无 磁杜 瓦 的绝热性 能发 生 矛 盾 ， 以主 要解 决无 磁 所
杜瓦的绝热问题 。无磁杜瓦的频谱特性从需求方面
来说 ， 没有也不可能提到议事 日程上来 。实际上无 磁 杜瓦 的 电学 特性 和热 学 特性 需要 兼 顾 ， 能符 合 才
应用 上 的需要 。
属薄膜可使热量反射 回去 ， 使热量辐射减 小 ， 目的
是将热交换降到最小 。但我们 的研究 发现也正是 这几十层敷金 属薄膜 使无磁 杜 瓦的频带 变窄 ， 由 于这几十层敷金属薄膜在磁测上从 电子学来看象
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王赤 军： 无磁杜 瓦频谱特性 问题的研究
第 １卷 第 １ １ 期
领 域 中由于它的缺陷却是妨碍推广应用 的主要矛盾 ， 带窄就是 一个 阻碍成 功应用 的问题所在 。本 文作 频 者 通过研 究采取 切断无磁 杜瓦 中敷金属薄膜 产生涡流 的通路 ， 无磁 杜瓦 带宽 变宽 ， 制 出一种 频带能满 使 研 足地球 物理勘 查要求的新 无磁 杜瓦。
关键词 ： 导技 术 无磁 杜瓦 频谱特 性 带宽 电磁法 超
式可以通过 介质 直接传递 ， 热量传递 得快 慢取决 于介质 的导热 能力 的大小 。当然 对 于杜瓦来 说 ，
制造 杜 瓦 的 材 质 应 选 用 的 导 热 系 数 越 小 越 好 ， 这 有 利 于 解决 无 磁 杜 瓦 的绝 热 问题 。另 外 在 无 磁 杜
瓦的内胆与外壳之间加一真空层 以减小 热量通过 介质传导造成 的直接损失 （ 图 １ ， 见 ） 热量 的传导方