Модуляционный детектор "аксионного (спинового) поля"

Александр А.Шпильман ( sah@nursat.kz )

(Проект)

Для детектирования "аксионного поля" можно воспользоваться предполагаемой индуктивной способностью поля типа 3 (см. "Физические свойства "аксионных (спиновых) полей""), модулируя его переменным магнитным векторным потенциалом.

Для модуляции "аксионного поля" предлагается использовать два Ш-образных ферритовых сердечника (E1,E3) с катушками L1 и L3, намотанными как показано на Рис.1. Включенных в электрическую цепь переменного тока так, что переменное магнитное поле катушек L1.1 и L1.2 (L3.1 и L3.2) суммируются в центральной ветви сердечника, как это показано на Рис.2.

В самом детектирующем трансформаторе катушки L2.1 и L2.2 (см. Рис.3) включены в электрическую цепь постоянного электрического тока так, что образуют кольцевое магнитное поле по периферии Ш-образного ферритового сердечника E2 (см. Рис.4). А магнитное поле в центральной ветви остается равное нулю.

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Рис.4

В предлагаемом проекте детектора, детектирующий трансформатор E2 располагается между модулирующими "аксионное поле" сердечниками E1 и E3 (см. Рис.5).

Рис.5

Электретный экран S запирает луч "аксионного поля" (показан желтым цветом на Рис.6) генератора G увеличивая его плотность в самом детекторе.

Рис.6

Переменный электрический ток в катушках L1 и L3 создает в окошках Ш-образных ферритовых сердечников (E1,E3) переменный магнитный векторный потенциал, который перенаправляет поток "аксионного поля" то через верхние окошки (см. Рис.7), то через нижние (см. Рис.8).

Рис.7

Рис.8

Этот поток, пересекая центральную ветвь сердечника E2, должен возбудить в нем магнитное поле и соответственно ЭДС индукции противоположной направленности в катушках L2.1 и L2.2, измерить который можно будет в их "средней" точке соединения, на контакте F (см. Рис.3 и Рис.5).

В предложенном варианте проекта детектора, по идее, будет наиболее легко отстроиться от помех и можно применить стандартную электронику, используемую в радиоприемниках.

17.04.07

В описанной конструкции должны проявиться два интересных момента:

1) Витки "аксионного поля" могут быть подобны обычным виткам электрического провода. При изменении токов в модулирующих катушках L1, L3 будет изменяться продольный момент импульса витков "аксионного поля" что может вызвать появление ЭДС в катушках L2 детектора.

2) Прохождение витков "аксионного поля" через сердечник E2 будет происходить с запаздыванием относительно их прохождения через сердечники E1, E3.

Сочетание этих двух моментов, при определенной модулирующей частоте могут индуцировать ЭДС удвоенной частоты в детекторе. Что значительно облегчает борьбу с внутренними электрическими помехами прибора.

При дальнейшем усовершенствовании конструкции можно обратить внимание, что только половина объема витков "аксионного поля" находится внутри детектора, а остальная часть находится вовне. Взаимодействует с корпусом и другими конструктивными элементами прибора. Потому резонно "удвоить" детектор, выбрав квадрупольный вариант ферритовых сердечников.

19.04.07

На Рис.9 показан ферритовый сердечник с четырьмя окошками. Две электрические катушки соединены последовательно так, что при подключении их выводов A и B к источнику постоянного тока в сердечнике индуцируется магнитное поле как показано на Рис.10 (линии синим цветом). При такой ориентации магнитного поля, витки "аксионного поля" (срез показан кружками желтого цвета) выходят из левых двух окошек сердечника и ныряют обратно в правые окошки.

Рис.9

Рис.10

Рис.11

Рис.12

На среднюю точку двух катушек C относительно выводов A и B подается переменное напряжение такой амплитуды, что магнитный поток переключается так как показано на Рис.11 и Рис.12. При этом витки "аксионного поля" концентрируются то только в двух верхних окошках (Рис.11), то только в двух нижних (Рис.12).

Два таких модулирующих сердечника располагаются также как и сердечник E1 и E3 на Рис.5. Сердечник и катушки детектора выполняются идентично первым, ориентация магнитного поля как на Рис.10 и располагается также как E2 на Рис.5. Единственное отличие в том, что со средней точки двух катушек C снимается полезный сигнал, индуцированный изменением продольного момента импульса "аксионного поля" и перемещением его витков в соседние окошки (в идеале - сигнал удвоенной частоты).

20.04.07

По-видимому, межвитковая емкость катушек детектора будет играть существенную роль в чувствительности прибора. В случае если рабочие частоты заранее известны можно обойти эту проблему подключив параллельно катушкам электрический конденсатор и настроив получившийся электрический колебательный контур в резонанс с полезным сигналом. В исследовательском варианте, при многих неизвестных параметрах, вероятно, имеет смысл использовать предварительный усилитель полезного сигнала с маленьким входным сопротивлением.

Есть еще одна проблема, в феррите обычно существуют остаточные магнитные поля, которые будут препятствовать перемещению витков "аксионного поля" из одного окошка сердечника в другое, если величина продольного момента импульса "аксионного поля" недостаточна. Эту особенность можно использовать в детекторе для измерения продольного момента импульса "аксионного поля" задавая медленно меняющийся электрический ток пилообразной формы (от внешнего источника) через вывод средней точки катушек C, и отслеживая моменты появления и исчезновения полезного сигнала.

Дополнительно, вероятно желательно, на вывод средней точки катушек C подавать высокочастотный ток подмагничивания для линирезации характеристик феррита (подобно тому как это делается в ленточных магнитофонах).

21.04.07

Рис.13

При выключении внешнего источника "аксионного поля" внутри детектора оно не исчезнет полностью. Останется наведенное поле. Для "стирания" последнего предлагается охватить конструкцию из ферритовых сердечников внешней электрической катушкой Lc (см. Рис.13). Сильное импульсное магнитное поле которой будет призвано вытеснить витки "аксионного поля" из ферритовых сердечников детектора.

Тематическое содержание

СОДЕРЖАНИЕ