專利名稱：高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁探測用杜瓦瓶，特別涉及高溫超導(dǎo)心磁圖儀、多通道新
磁圖儀、高溫超導(dǎo)地磁測量、高溫超導(dǎo)SQUID弱磁信號探測等中使用的磁 探測用杜瓦瓶。
背景技術(shù)：
隨著超導(dǎo)材料的不斷地更新，微電子器件加工技術(shù)的日趨精湛，制造 出了靈敏度更高，帶寬更寬的高溫超導(dǎo)SQUID磁探測傳感器，拓寬了我們 對磁信號領(lǐng)域的研究，但是在我們周圍空間充斥著很強的各種的電磁信號， 如高壓線、變電站、電臺、電視臺、雷達(dá)站、電磁波發(fā)射塔和電子儀器、 醫(yī)療設(shè)備、辦公自動化設(shè)備和微波爐、收音機、電視機以及手機等家用電 器等在工作時，都會產(chǎn)生不同頻率的電磁波，在我們用高溫超導(dǎo)SQUID磁 探測器探測磁信號時，就包含其中的電磁干擾，尤其高頻大功率的通信設(shè) 備如移動通信網(wǎng)絡(luò)、無線電通信(對講機)等干擾將影響高溫超導(dǎo)SQUID磁 探測傳感器的正常使用，所以對杜瓦瓶進行屏蔽是很有必要的。
圖1是現(xiàn)有的杜瓦瓶的結(jié)構(gòu)示意圖。通常我們使用的磁探測用杜瓦瓶 的結(jié)構(gòu)如圖所示，ll為抽真空口， 12為加注液氮口， 13為保溫層，14為 真空層，15為杜瓦層，16為杜瓦瓶盛放液氮區(qū)，17為磁探測器支架，18 為高溫超導(dǎo)探測器，19為信號傳輸電纜，10為信號處理器。磁探測器支架 17為桶狀，中間有鏤空的(液氮進入桶內(nèi)，使磁探測器和液氮充分的接觸)， 選用熱的不良導(dǎo)體材料。高溫超導(dǎo)探測器18為高溫超導(dǎo)體做的高靈敏度的 微弱磁信號探測傳感器。通常，我們先將杜瓦瓶抽成真空，將抽真空口堵 好，保持真空層的真空狀態(tài)，起到隔熱的作用；從加注液氮口加注適量(磁 探測器始終浸在液氮中)液氮；將磁探測器固定在探測器支架下部。
現(xiàn)狀我們現(xiàn)在用于高溫超導(dǎo)SQUID磁信號探測一種情況是在試驗室 無屏蔽情況下或者是在野外自然環(huán)境下進行磁探測試驗研究，杜瓦瓶就和
現(xiàn)實的環(huán)境直接接觸，電磁干擾較多，磁場環(huán)境變化很大，嚴(yán)重地影響高溫超導(dǎo)SQUID的正常地工作，第二種情況是在專業(yè)的磁屏蔽室里杜瓦瓶不 加磁屏蔽裝置，在這種情況下進行磁信號的探測有比較的好的改觀，但是 一個普通的磁屏蔽房的造價是很昂貴的，再者磁屏蔽房造好以后不便于移 動，在我們換一個環(huán)境或者是在野外進行磁探測試驗，還是要用沒有磁屏 蔽裝置的杜瓦瓶，沒有解決電磁干擾的問題；第三種情況也就是我們現(xiàn)在 經(jīng)常用的，用導(dǎo)電性好的鋁薄將杜瓦瓶包裹起來，這種方法比較簡單，但 是用薄膜不容易包好，容易破損，在薄膜接口的地方容易銜接不好，這樣 包出的磁屏蔽杜瓦瓶屏蔽效率比較低，甚至起不到屏蔽的效果，在使用時 容易磨損；使用簡單包裹好的杜瓦在磁屏蔽房里使用，效果會好一些，但 一些現(xiàn)實問題還是不能解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶，該高溫超導(dǎo)磁 探測用杜瓦瓶克服了以上種種不足，可以實現(xiàn)高溫超導(dǎo)磁探測器在無屏蔽 房情況下，或是野外探測時正常地使用，降低磁探測裝置的資金，使高溫 超導(dǎo)磁探測技術(shù)盡快地走出實驗室，實現(xiàn)商業(yè)化。
本發(fā)明的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶包括保溫層、真空層、杜瓦層， 其特征在于，在杜瓦瓶的某一壁上蒸鍍有由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的屏蔽膜。
本發(fā)明的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶的特征還在于，在所述杜瓦瓶的不 同壁上分別蒸鍍有由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的屏蔽膜。
本發(fā)明的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶的特征還在于，在不同的壁上蒸鍍 不同的導(dǎo)電性材料。
本發(fā)明的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶的特征還在于，通過如下公式確定 所鍍屏蔽膜的最小厚度
<formula>formula see original document page 5</formula>
其中，S是最小屏蔽膜厚度，/是電磁波的頻率，//是材料的導(dǎo)磁系數(shù)， cr是材料的電導(dǎo)率。
本發(fā)明的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶的特征還在于，所述導(dǎo)電性材料為
鋁。
本發(fā)明的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶的特征還在于，所述導(dǎo)電性材料為銅。
本發(fā)明的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶的特征還在于，所述導(dǎo)電性材料為鐵。
本發(fā)明的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶的特征還在于，所述屏蔽膜的厚度 范圍為0.0085/ww《c/ S 0.0534/ww 。
本發(fā)明的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶，其特征在于，所述屏蔽膜的厚度 范圍為0.00667ww《i/S0.0419附m 。
本發(fā)明的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶，其特征在于，所述屏蔽膜的厚度
范圍為0.016/ww^c S0.1ww 。
本發(fā)明的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶存在如下優(yōu)點 1:磁屏蔽效果有明顯的改善，磁探測能穩(wěn)定的工作，信號穩(wěn)定； 2:鍍膜杜瓦瓶可以滿足在無屏蔽房的試驗室正常地進行磁探測工作， (野外探礦，地磁測量等)
3:降低了成本，減少了工作量，對高溫超導(dǎo)磁探測裝置的產(chǎn)業(yè)化有很
大的推動作用
4:鍍膜杜瓦瓶外形美觀，耐用。


圖1是現(xiàn)有的杜瓦瓶的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是使用本發(fā)明的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶的高溫超導(dǎo)探測器系統(tǒng)的工 作原理圖。
具體實施例方式
以下參照附圖對本發(fā)明的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶進行詳細(xì)說明。圖2 是本發(fā)明的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，21為抽真空口， 22為加注液氮口， 23為保溫層，24為真空層，25為杜瓦層，26為保溫層鍍膜，該鍍膜可以蒸鍍在保溫層的內(nèi)壁，也可以蒸鍍在保溫層的外壁，一
般選用鋁、銅或銀作為蒸鍍材料；27為杜瓦層鍍膜，該鍍膜可以蒸鍍杜瓦 層的內(nèi)壁，也在蒸鍍杜瓦層的外壁， 一般選用鋁、銅或銀作為蒸鍍材料； 保溫層鍍膜26和杜瓦層鍍膜27可以選用相同的材料，也可以選用不同的 材料。28為杜瓦瓶盛放液氮區(qū)，29為磁探測器支架，30為高溫超導(dǎo)探測 器，31為信號傳輸電纜，20為信號處理器。
另外，在本實施例中，即在保溫層鍍膜，也在杜瓦層鍍膜，但是，也 可以僅在其中一方蒸鍍由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的屏蔽膜，這里不再贅述。
以下參照附圖對本發(fā)明的原理進行說明。
圖3是使用本發(fā)明的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶的高溫超導(dǎo)探測器系統(tǒng) 的工作原理圖。圖中，l為超導(dǎo)探測器。2為信號讀出電路，該信號讀出電 路包括單向器41、高頻放大器42、混頻器43、低頻放大器44、衰減期 45、本機振蕩器46、鑒頻器47。 3為信號輸出電路。磁探測器工作原理 當(dāng)超導(dǎo)探測器1浸泡在液氮當(dāng)中，當(dāng)磁探測器上溫度能夠使超導(dǎo)材料處于 超導(dǎo)狀態(tài)時，在信號讀出電路2中，本機振蕩器46產(chǎn)生的激勵信號，通過 衰減器45衰減，再由單向器41將本振信號耦合到超導(dǎo)探測器1上，需要 探測的信號將本振信號調(diào)制，所得信號再由單向器41送到高頻放大器42 中，將信號放大，輸送到混頻器43中，在此，本振信號和信號混頻，得到 需要采集的有效的低頻信號，通過鑒頻器43鑒頻將信號輸出，進行進一步 的處理，通過上述的原理不斷采集信息。
抗干擾原理電磁場在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時，其場量(E和H)的振幅隨 距離的增加而按指數(shù)規(guī)律衰減。從能量的觀點看，電磁波在導(dǎo)電介質(zhì)中傳 播時有能量損耗，因此，表現(xiàn)為場量振幅的減小。導(dǎo)體表面的場量最大， 愈深入導(dǎo)體內(nèi)部，場量愈小。頻率越高，高頻信號損失越大，利用此原理 可知，我們在杜瓦瓶的不同層結(jié)構(gòu)上鍍上一層導(dǎo)電性比較高的材料，將杜 瓦瓶整體看成一個導(dǎo)體，當(dāng)我們在杜瓦瓶上鍍的導(dǎo)電性材料的厚度不同時， 所屏蔽此信號的頻率是不同的。
具體的推導(dǎo)原理如下電磁波進入導(dǎo)體內(nèi)，幅度衰減為導(dǎo)體表面幅度 的1/e處的深度，用^表示<formula>complex formula see original document page 8</formula> 其中"是良導(dǎo)體的衰減常數(shù)，導(dǎo)體確定，常數(shù)就確定， 良導(dǎo)體的衰減常數(shù)
上式中/是電磁波的頻率，//是材料的導(dǎo)磁系數(shù)，C7是材料的電導(dǎo)率。 可以導(dǎo)出電磁波進入導(dǎo)體的深度
<formula>complex formula see original document page 8</formula>
通過上邊的抗干擾的原理分析，當(dāng)在杜瓦瓶上蒸鍍導(dǎo)電性材料后，根 據(jù)磁探測器所處的電磁環(huán)境，我們蒸鍍不同厚度，不同材質(zhì)的導(dǎo)電性材料， 高頻干擾信號只能存在于鍍膜層(很薄的一層上)上，而不能進入杜瓦瓶 的內(nèi)部，而我們想要測量的磁信號都是頻率較低的，在上述原理分析中我 們可以看到，低頻信號很容易透過，被很靈敏的超導(dǎo)磁探測器采集到。
如圖2所示，我們可以在杜瓦瓶的杜瓦層，保溫層13的內(nèi)壁、外壁蒸 鍍不同厚度，不同材料的薄膜，也可以在同一壁層蒸鍍相同厚度或同一壁 層不同厚度的不同的到導(dǎo)電性材料。電磁波的頻率和電磁波進入導(dǎo)體表面 深度關(guān)系，在導(dǎo)電性的材料確定的情況下我們在杜瓦瓶上鍍的材料越厚， 屏蔽的效果越好。為了得到有效的屏蔽作用，屏蔽層的厚度必須接近于屏 蔽物質(zhì)內(nèi)部的電磁波波長
以下通過實施例，對本發(fā)明的蒸鍍屏蔽膜的厚度情況進行說明。
例如，若電視頻率^100MHz，我們選擇鋁為鍍膜材料根據(jù)公式
鋁的電導(dǎo)率/^4;z:xl(r7H/m， cr = 3.72xl07s/m
將數(shù)據(jù)代入上式中可以得到電視機信號頻率的最薄鍍膜厚度d二0.0085mm。
要想達(dá)到比較理想的屏蔽效果鍍膜厚度應(yīng)和屏蔽材料內(nèi)的電磁波波長接近 /1 = 0.0534otw
所以頻率為100MHz的電視機信號頻率比較理想的鍍膜厚度 0.0085ww S d S 0.0534ww
另外，在本實施例中，以鋁為蒸鍍材料進行了說明，但是，蒸鍍材料 不限定于鋁，還可以選用銅、鐵作為蒸鍍屏蔽膜的材料，蒸鍍厚度的要求 與上述相同，這里就不再贅述。
鍍膜的要求
1〉整個杜瓦瓶都要鍍上致密的良導(dǎo)電性材料； 2〉鍍膜厚度要均勻，光滑，沒有瑕疵，裂痕。
權(quán)利要求
1、一種高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶，包括保溫層、真空層、杜瓦層，其特征在于，在杜瓦瓶的某一壁上蒸鍍有由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的屏蔽膜。
2、 如權(quán)利要求1所述的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶，其特征在于，在所述杜瓦瓶的不同壁上分別蒸鍍有由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的屏蔽膜。
3、 如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶，其特征在于，在不同的壁上蒸鍍不同的導(dǎo)電性材料。
4、 如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶，其特征在于，通過如下公式確定所鍍屏蔽膜的最小厚度<formula>see original document page 2</formula>其中，delta 是最小屏蔽膜厚度，f是電磁波的頻率，mu是材料的導(dǎo)磁系數(shù)，sigma是材料的電導(dǎo)率。
5、 如權(quán)利要求3所述的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶，其特征在于，通過如下公式確定所鍍屏蔽膜的最小厚度<formula>see original document page 2</formula>其中，delta是最小屏蔽膜厚度，f是電磁波的頻率，mu是材料的導(dǎo)磁系數(shù)， sigmaT是材料的電導(dǎo)率。
6、 如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶，其特征在于，所述導(dǎo)電性材料為鋁。
7、 如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶，其特征在于，所述導(dǎo)電性材料為銅。
8、 如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶，其特征在于，所述導(dǎo)電性材料為鐵。
9、 如權(quán)利要求6所述的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶，其特征在于，所述屏蔽膜的厚度范圍為0.0085mm ≤d ≤ 0.0534mm.
10、 如權(quán)利要求7所述的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶，其特征在于，所述屏蔽膜的厚度范圍為0.00667mm ≤ d ≤ 0.0419mm。
11、如權(quán)利要求8所述的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶，其特征在于，所 述屏蔽膜的厚度范圍為0.016mm≤d≤0.1mm 。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶，該杜瓦瓶包括保溫層、真空層、杜瓦層，其特征在于，在杜瓦瓶的某一壁上蒸鍍有由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的屏蔽膜。另外，也可以在所述杜瓦瓶的不同壁上分別蒸鍍有由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的屏蔽膜。可以在不同的壁上蒸鍍不同的導(dǎo)電性材料，也可以在不同的壁上蒸鍍相同的導(dǎo)電性材料。本發(fā)明的高溫超導(dǎo)磁探測用杜瓦瓶存在如下優(yōu)點磁屏蔽效果有明顯的改善，磁探測能穩(wěn)定的工作，信號穩(wěn)定；鍍膜杜瓦瓶可以滿足在無屏蔽房的試驗室正常地進行磁探測工作，降低了成本，減少了工作量，對高溫超導(dǎo)磁探測裝置的產(chǎn)業(yè)化有很大的推動作用。
文檔編號G01R15/00GK101206231SQ200710303680
公開日2008年6月25日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者侯鵬飛, 凱 涂, 輝 牛, 略 王, 旺 米 申請人:北京斯奎德生物磁技術(shù)有限公司