СВЕРХСИ́ЛЬНЫЕ МАГНИ́ТНЫЕ ПОЛЯ́

СВЕРХСИ́ЛЬНЫЕ МАГНИ́ТНЫЕ ПОЛЯ́, маг­нит­ные по­ля на­пря­жён­но­стью H⩾1 МЭ (гра­ни­ца ус­лов­на). Сла­бые (до 0,5 кЭ, 1 Э=79,6 А/м) и сред­ние (до 40 кЭ) маг­нит­ные по­ля по­лу­ча­ют в ла­бо­ра­тор­ных ус­ло­ви­ях с по­мо­щью по­стоян­ных маг­ни­тов и элек­тро­маг­ни­тов. Для по­лу­че­ния силь­ных ста­цио­нар­ных по­лей (до 500 кЭ) ис­поль­зу­ют ох­ла­ж­дае­мые и сверх­про­во­дя­щие со­ле­нои­ды (ка­туш­ки) (см. Сверх­про­во­дя­щий маг­нит) и их ком­би­на­ции с элек­тро­маг­ни­та­ми. По­ля св. 500 кЭ по­лу­ча­ют прак­тиче­ски толь­ко в ква­зи­ста­цио­нар­ных (дли­тель­ность им­пуль­са τ∼10^–3-10 с) или им­пульс­ных (τ<10^–3 с) ре­жи­мах при про­пус­ка­нии силь­но­го элек­трич. то­ка че­рез со­ле­нои­ды разл. кон­ст­рук­ции ли­бо при сжа­тии внеш­ни­ми си­ла­ми маг­нит­но­го по­то­ка внут­ри замк­ну­то­го про­во­дя­ще­го вит­ка (лай­не­ра).

Одновитковый соленоид, включённый в цепь конденсаторной батареи: С – конденсаторная батарея; Р – разрядник; R – сопротивление контура; L – внутренняя индуктивность контура.

Ге­не­ра­ция С. м. п. на­пря­жён­но­стью ⩾1 МЭ со­про­во­ж­да­ет­ся су­ще­ст­вен­ны­ми по­вре­ж­де­ния­ми ма­те­риа­ла ка­ту­шек и да­же их раз­ру­ше­ни­ем, т. е. маг­нит­ные сис­те­мы ста­но­вят­ся при­год­ны­ми толь­ко для од­но­крат­но­го при­ме­не­ния. Про­стей­ший спо­соб по­лу­че­ния С. м. п. – раз­ряд ба­та­реи им­пульс­ных кон­ден­са­то­ров че­рез од­но­вит­ко­вый со­ле­но­ид (рис.). Внутр. диа­метр и дли­на ка­ту­шек обыч­но не пре­вы­ша­ют 1 см. Ин­дук­тив­ность их ма­ла (L∼10^–9 Гн), по­это­му для ге­не­ра­ции в них С. м.п. тре­бу­ют­ся то­ки ∼10⁶ А. Их по­лу­ча­ют с по­мо­щью вы­со­ко­вольт­ных кон­ден­са­тор­ных ба­та­рей с низ­кой собств. ин­дук­тив­но­стью и за­па­сае­мой энер­ги­ей W∼10⁴–10⁶ Дж. Дли­тель­ность им­пуль­сов по­лу­чае­мо­го по­ля τ∼10^–6–10^–5 с. Та­ким спо­со­бом по­лу­ча­ют маг­нит­ные по­ля до 4 МЭ. По­ле в 4 МЭ об­ла­да­ет плот­но­стью энер­гии, срав­ни­мой с энер­ги­ей свя­зи ато­ма в твёр­дых те­лах, ко­то­рая для ме­тал­лов име­ет ве­ли­чи­ну в нес­коль­ко эВ/атом. В зо­не дей­ст­вия та­ко­го по­ля, как пра­ви­ло, про­ис­хо­дит пол­ное раз­ру­ше­ние (пре­вра­ще­ние в пар) ма­те­риа­ла ка­туш­ки.

Са­мые вы­со­кие зна­че­ния по­ля (вплоть до 25 МЭ) по­лу­ча­ют ме­то­дом сжа­тия маг­нит­но­го по­то­ка (маг­нит­ная ку­му­ля­ция). Ес­ли внут­ри про­во­дя­щей ци­лин­д­рич. обо­лоч­ки (лай­не­ра) соз­дать ак­си­аль­ное маг­нит­ное по­ле и за­тем сим­мет­рич­но и дос­та­точ­но бы­ст­ро сжать лай­нер внеш­ни­ми си­ла­ми, то маг­нит­ный по­ток внут­ри лай­не­ра не ус­пе­ет из­ме­нить­ся и по­ле воз­рас­тёт. Для соз­да­ния на­чаль­но­го маг­нит­но­го по­то­ка мо­жет быть ис­поль­зо­ва­на кон­ден­са­тор­ная ба­та­рея ли­бо др. маг­ни­то­ку­му­ля­тив­ный ге­не­ра­тор энер­гии. Сжа­тие лай­не­ра мо­жет про­из­во­дить­ся дав­ле­ни­ем про­дук­тов взры­ва хи­мич. ве­ществ, а так­же элек­тро­ди­на­мич. си­ла­ми, соз­да­вае­мы­ми воз­рас­таю­щим внеш­ним маг­нит­ным по­лем.

Из­ме­ре­ния на­пря­жён­но­сти С. м. п. про­из­во­дят­ся от­ка­либ­ро­ван­ны­ми ин­дук­ци­он­ны­ми дат­чи­ка­ми (маг­нит­ны­ми зон­да­ми), а так­же по ве­ли­чи­не Фа­ра­дея эф­фек­та и Зее­ма­на эф­фек­та.

С. м. п. при­ме­ня­ют­ся в фи­зи­ке твёр­до­го те­ла в ис­сле­до­ва­ни­ях галь­ва­но­магнит­ных, тер­мо­маг­нит­ных, оп­тич., маг­ни­то­оп­тич., ре­зо­нанс­ных яв­ле­ний и сверх­про­во­ди­мо­сти; в ядер­ной фи­зи­ке и фи­зи­ке эле­мен­тар­ных час­тиц – для иден­ти­фи­ка­ции час­тиц, фо­ку­си­ров­ки и от­кло­не­ния за­ря­жен­ных час­тиц, для ге­не­ра­ции мощ­но­го тор­моз­но­го из­лу­че­ния; в фи­зи­ке плаз­мы и управ­ляе­мом тер­мо­ядер­ном син­те­зе; для изу­че­ния свойств ве­ществ в экс­тре­маль­ных ус­ло­ви­ях.