СВЕРХПРОВОДЯ́ЩИЙ МАГНИ́Т

СВЕРХПРОВОДЯ́ЩИЙ МАГНИ́Т, элек­тро­маг­нит, об­мот­ка ко­то­ро­го вы­пол­не­на из сверх­про­во­дя­ще­го про­во­да. Та­кая об­мот­ка об­ла­да­ет ну­ле­вым омич. со­про­тив­ле­ни­ем. Ес­ли замк­нуть её на­ко­рот­ко, то на­ве­дён­ный в ней элек­трич. ток со­хра­ня­ет­ся сколь угод­но дол­го. Маг­нит­ное по­ле не­за­ту­хаю­ще­го то­ка, цир­ку­ли­рую­ще­го по об­мот­ке С. м., ста­биль­но и ли­ше­но пуль­са­ций, что важ­но для тех­нич. при­ме­не­ний. Об­мот­ка С. м. те­ря­ет свой­ст­во сверх­про­во­ди­мо­сти при по­вы­ше­нии темп-ры вы­ше кри­ти­чес­кой Т_с, при дос­ти­же­нии в об­мот­ке кри­тич. то­ка I_с или кри­тич. маг­нит­но­го по­ля Н_с. С учё­том это­го для об­мо­ток С. м. при­ме­ня­ют ма­те­риа­лы с вы­со­ки­ми зна­че­ния­ми Т_с, I_с, Н_с, напр. спла­вы Nb 50% – Zr 50%, Nb 50% – Ti 50%, со­еди­не­ния Nb₃Sn, V₃Ga. Нио­бий-ти­та­но­вые С. м. по­зво­ля­ют по­лу­чать при темп-ре 4,2 К маг­нит­ные по­ля с ин­дук­ци­ей В⩽10 Тл, нио­бий-оло­вян­ные – с В⩽20 Тл.

С. м. на­ма­ты­ва­ют про­во­дом, со­стоя­щим, как пра­ви­ло, из во­ло­кон сверх­про­во­дя­ще­го ма­те­риа­ла, за­клю­чён­ных в мат­ри­цу из не­сверх­про­во­дя­ще­го ме­тал­ла. Об­мот­ку С. м. по­ме­ща­ют в крио­стат, под­дер­жи­ваю­щий темп-ру ни­же Т_с. Ра­бо­чая темп-pa С. м. ле­жит в диа­па­зо­не 1,8–10 К, хла­д­аген­том слу­жит жид­кий или га­зо­об­раз­ный ге­лий. Боль­шин­ст­во С. м. ра­бо­та­ет в крио­ста­тах, за­ли­тых жид­ким ге­ли­ем, ки­пя­щим при ат­мо­сфер­ном или по­ни­жен­ном дав­ле­нии. Ино­гда при­ме­ня­ют кос­вен­ное ох­ла­ж­де­ние об­мот­ки, при ко­то­ром те­п­ло­про­вод­ность ве­ще­ст­ва (ком­па­ун­да), про­пи­ты­ваю­ще­го об­мот­ку, по­зво­ля­ет от­вес­ти от неё те­п­ло­ту к кон­ст­рук­тив­ным эле­мен­там, омы­вае­мым жид­ким ге­ли­ем.

Дос­то­ин­ст­во С. м. – ма­лое по­треб­ле­ние энер­гии, рас­хо­дуе­мой в осн. на ком­пен­са­цию те­п­ло­ты, по­сту­паю­щей че­рез те­п­ло­изо­ля­цию крио­ста­та по не­сверх­про­во­дя­щим то­ков­во­дам, а так­же на те­п­ло­вы­де­ле­ние в омич. кон­так­тах ме­ж­ду от­рез­ка­ми сверх­про­во­дя­щих про­во­дов. В С. м. с по­сто­ян­ной ин­дук­ци­ей рас­ход энер­гии при­мер­но в 10³ раз мень­ше, чем омич. по­те­ри в ре­зи­стив­ных об­мот­ках обыч­ных элек­тро­маг­ни­тов.

Не­дос­та­ток С. м. – воз­мож­ность его вы­хо­да из ра­бо­че­го ре­жи­ма вслед­ст­вие по­те­ри об­мот­кой сверх­про­во­ди­мо­сти, при­чём это мо­жет про­изой­ти при зна­че­ни­ях то­ка, су­ще­ст­вен­но мень­ших I_с. Пе­ре­ход об­мот­ки С. м. в нор­маль­ное (не­сверх­про­во­дя­щее) со­стоя­ние со­про­во­ж­да­ет­ся дис­си­па­ци­ей за­па­сён­ной элек­тро­маг­нит­ной энер­гии, ра­зо­гре­вом об­мот­ки и воз­ник­но­ве­ни­ем внут­ри неё зна­чит. элек­трич. на­пря­же­ний, что мо­жет при­вес­ти к по­вре­ж­де­нию С. м. Вы­бор спо­со­ба за­щи­ты об­мот­ки при пе­ре­хо­де её в нор­маль­ное со­стоя­ние за­ви­сит от ско­ро­сти рас­про­стра­не­ния в ней нор­маль­ной зо­ны. Ес­ли эта ско­рость ма­ла, при­ме­ня­ют ак­тив­ную за­щи­ту – от­клю­ча­ют ис­точ­ник пи­та­ния и да­ют воз­мож­ность то­ку за­ту­хать на со­про­тив­ле­нии, рас­по­ло­жен­ном вне крио­ста­та. При не­воз­мож­но­сти при­ме­не­ния ак­тив­ной за­щи­ты ста­ра­ют­ся ис­кус­ст­вен­но уве­ли­чить ско­рость рас­про­стра­не­ния нор­маль­ной зо­ны, что­бы за­па­сён­ная энер­гия вы­де­ля­лась в об­мот­ке бо­лее рав­но­мер­но и не при­во­ди­ла к ло­каль­ным пе­ре­гре­вам.

С. м. ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся в на­уч. ис­сле­до­ва­ни­ях в об­лас­ти фи­зи­ки твёр­до­го те­ла и сверх­про­во­дя­щих ма­те­риа­лов; в ЯМР-спек­тро­мет­рии; в фи­зи­ке вы­со­ких энер­гий в ка­че­ст­ве от­кло­няю­щих, фо­ку­си­рую­щих и ана­ли­зи­рую­щих маг­ни­тов для ус­ко­ри­те­лей; в фи­зи­ке плаз­мы и про­то­ти­пах тер­мо­ядер­ных ре­ак­то­ров. ЯМР-то­мо­гра­фы с С. м. ис­поль­зу­ют в ме­ди­ци­не.