Popular science
Physics
Comments 61
+2
Читал в вашем блоге пару дней назад. Очень интересно!
Хотелось бы узнать, а столь сильные поля в томографах высокого разрешения не вредны?
+2

Года три назад, я прочел, что проблемы с током крови из-за МГД-эффектов должны начаться в поле 18-21 Тесла, но найти снова эту статью не могу.


Примерно при таких же значениях индукции поле должно начаться ощущаться как сила из-за диамагнитного вытеснения человеческой ткани.


С другой стороны, рекордный ЯМР-томограф для человека сейчас (заработает в следующем году) — 11,7 Т, т.е. еще далеко до этих проблем.


Ну и наконец — для мышек есть томограф 20 тесла, и они там вроде живые остаются, так что может быть 18-20 тесла является перестраховкой.

0
НЯП(!) людей из темы, поле томографа заметно после 3T, — в поле надо передвигаться медленно, etc.
+1
Вот я «человек из темы», регулярно плотно общаюсь с магнитами на 3Т (в МРТ Siemens).
Не знаю, никаких ощущений магнитного поля не было никогда. Ну разве что в кармане монетка завалялась или какой-то винтик — тогда ой.
+1

Не знаю, мне вот тоже кажется, что не будет никаких ощущений. Все эти привкусы и головокружения почему-то и в ПЭТ и в рентгеновских томографах тоже появляются. Думается, что это все чистая психосоматика. Лежишь в огромной страшной машине медиков — тут не только головокружение и привкус, тут как бы в обморок не упасть...

0
Она ещё и звуки издаёт, как будто из фильмов по произведениям Кинга :-)
-1
помните мультфильм «Простоквашино», эпизод про кота, где мама ставит выбор папе, или она, или кот? — «Тебя я 20 лет знаю, а этого кота — в первый раз вижу».
+1
Насколько помню, вредно не только само поле, но и его перепады, поэтому к МРТ всегда приложена «фура» с оборудованием, которое не дает полю томографа меняться резко.
-1

Слышал от знакомых про лечебные магнитные приборы, которые "кровь разгоняют" магнитным полем. Это правда или вымысел?

0

Если бы у этих магнитов было сильное поле, да ещё и переменное, тогда они действительно могли бы изменять ток крови. Но имеющиеся постоянные магниты очень слабые.


Одному учёному выдали шнобелевскую премию за то, что он живую лягушку подвесил в магнитном поле. Даже диамагнетики реагируют на сильные магнитные поля.

+2
Одному учёному выдали шнобелевскую премию за то, что он живую лягушку подвесил в магнитном поле.

— а следом, ЕМНИП, ему дали Нобелевку за графен, ага.
+1
Одному учёному выдали шнобелевскую премию за то, что он живую лягушку подвесил в магнитном поле. Даже диамагнетики реагируют на сильные магнитные поля.

Андрей Гейм, ага.


Там, кстати, есть и научная новизна, на деле. Конфигурация поля, что бы лягушка была стабильна очень непростая должна быть, при поле 17Т, емпни — довольно сложная задача для СП-техники начала 2000х.

0
Конфигурация поля, что бы лягушка была стабильна очень непростая должна быть
Это вам не кошку на квадрокоптере катать, для тестирования автоматики.
0

Лягушку подвесили в биттеровских магнитах:


levitating frog: https://www.youtube.com/watch?v=A1vyB-O5i6E
AP Archive: https://www.youtube.com/watch?v=KlJsVqc0ywM


http://www.ru.nl/hfml/research/levitation/diamagnetic/ "A little frog (alive !) and a water ball levitate inside a Ø32mm vertical bore of a Bitter solenoid in a magnetic field of about 16 Tesla at the Nijmegen High Field Magnet Laboratory."


http://www.ru.nl/publish/pages/682806/frog-ejp.pdf "Of Flying Frogs and Levitrons (pdf, 229 kB)" by M.V.Berry and A.K.Geim, 1997
http://www.ru.nl/publish/pages/682806/everyonesmagnetism.pdf "Everyone's Magnetism (pdf, 689 kB)" by A.Geim, Physics Today, Sep.1998

+1

Спасибо! Я читал давно, память слегка подвела, биттеровский магнит вместо сверхпроводящего, и конфигурация поля не такая сложная (нужен определенный градиент при определенном значении поля всего-то).


Интересно, что Гейм работал в High Field Magnet Laboratory (University of Nijmegen) — одна из трех в мире крутейших лаб с большими магнитами (на середину 90х).

0
Мне кажется вымысел. IMHO, чтобы магнитное поле сделало что-то с организмом, надо очень постараться. Помнится, кому-то дали Шнобелевскую премию за то, что заставили левитировать лягушку в магнитном поле, так та ногами дрыгала.
-1
Имеется в виду, воздействие магнитного поля на молекулы гемоглобина. Люди на этих приборах бизнес делают.
0
Есть статья (и видео в тытрубе) про диэлектрическую магнитную левитацию. Лягушки и кузнечики в поле 20-40 тесла бултыхаются себе без всякого вреда. Они ощущают состояние невесомости, т.к. гравитационное притяжение в каждом атоме их организма компенсировано магнитной выталкивающей силой. Так же висящая капля воды тоже колышится как в видео с МКС.
0
Кузнечику надо меньше, лягушке больше. В статье автора установки говорилось о 25 тесла, но не сказано в каком опыте.
0
Интересно, какие программные пакеты используются для расчета обмоток стеллатора?
+2

Эм, сложно ответить на этот вопрос, много разных, т.к. и задачи разные стоят — смоделировать токовые линии, расчитать силы Лорнца и спроектировать корпус, тепловой расчет и теплогидравлический для жидкого гелия....


У меня вот есть такая статья, где описывается производство этих магнитов, может там ссылки есть и на коды, которые при разработке использовались.

0
Не подскажете, какие характеристики магнита и время воздействия являются достаточными для намагничивания железа для изготовления постоянных магнитов?
0

В постоянных магнитах не разбираюсь, там есть свои сложности. Но думаю, что 2-3 тесла на 1 минуту хватит, что бы преодолеть любой магнитный момент железного магнита.

+3

Определяется юридическим подходом — если я скажу "1 секунда" и этого окажется мало, то мне предъявят, а так точно будет работать :)


На самом деле, как я уже сказал, смутно представляю, как в деталях происходит намагничивание, и какие там временные рамки.


У меня в ЖЖ возникла дискуссия насчет того, какое максимальное теоретическое поле может быть у постоянных магнитов. Поле так и не вывели, но по объемной энергии и магнитному моменту теоретические кристаллы ферромагнетиков в несколько раз превосходят значение Nd-Fe-B магнитов.

+1
на 1 минуту хватит

Могу ошибаться, но решающее значение имеет сила, а не время, т.е. можно использовать короткий импульс, длительность которого больше времени насыщения намагничиваемого материала.
+1

Скорее всего ошибаюсь я — как уже говорил, не разбираюсь в постоянных магнитах. В любом случае больше — не меньше.

+3
Решающее значение имеет «сила» импульса. Наша контора выпускает импульсные установки намаганичивания, с полем ~1 Тл внутри индуктора, но в реальных условиях никто «на воздухе» не намагничивает. Изготавливается ферромагнитная оснастка-сердечник с зазором, которая концентрирует магнитное поле в нужном месте, одновременно усиливая его.
+2
Насколько я знаю, для неодимовых магнитов нужны поля 3-4Тл, но достаточно короткого импульса.
Вот видео как это делают на китайском производстве.
0
Высокие здесь — это до 100 миллиардов Тесла. Магнитное поле такого порядка, к примеру обладает плотностью энергии в 10^25 Дж на кубический метр, эквивалент mc^2 для вещества в 10000 раз плотнее свинца.

А можно по подробнее про магнетары?
Чем вызвано и как поддерживается столь чудовищное поле?
И что будет с космическим кораблем если он хотя бы влетит в систему с такой звездой?
+3
А можно по подробнее про магнетары?

Вообще это отдельная большая тема. Это молодые нейтронные звезды, которые при рождении быстро вращались и за счет механизма альфа-магнитного динамо перевели энергию вращения в энергию магнитного поля.


Чем вызвано и как поддерживается столь чудовищное поле?

Токами сверхпроводящими в таких условиях протонами в коре звезды.


И что будет с космическим кораблем если он хотя бы влетит в систему с такой звездой?

Уже в полях несколько тысяч тесла разнесет в пыль. Это наверное за несколько миллионов километров до центра звезды. Впрочем и излучение и гравитация в этой точке тоже должны быть нешуточные, так что тут надо внимательно оценить, от чего корабль умрет раньше.

0
Спасибо за ответы и интересный материал.

Но в статье, раз уж тем более про магнетары не забыли, — явно не хватает информации по магнетизму нашего Солнца. Как по его упрощённому дипольному виду и характерным значениям, так и по магнитным петлям с протуберанцами. Это всё очень интересно.

Может ли, например, в плане нагрузок от магнитных полей, корабль нырнуть в фотосферу нашей звезды? Или хотя бы на расстоянии в десять «диаметров» пролететь без необратимых разрушений?

Ну и поля планет системы, включая скромную Землю, не забыть было бы прекрасно.
+2
Но в статье, раз уж тем более про магнетары не забыли, — явно не хватает информации по магнетизму нашего Солнца.

Как-то далековато от темы статьи, не находите? Магнитары приведены, как пример природного рекорда магнитного поля.


Может ли, например, в плане нагрузок от магнитных полей, корабль нырнуть в фотосферу нашей звезды?

Без проблем, в среднем индукция поля Солнца порядка миллитесла — всего в 10 раз больше земной.

0
Может и так, может и наоборт в тему, я лишь скромно предложил. И что точно — спасибо за ответ на комментарий.

А про магитные петли Солнца — скозь саму нить петли лететь возможно? Интересно же.
0
Учитывая что температура (кинетическая) плазмы протуберанцев от 15 тысяч градусов — из чего вы собрались делать корабль для пролёта через них?
0
Для этого у корабля должно быть собственное сильное магнитное поле. Плазма это ионы — их просто можно не допускать до физического касания обшивки. А по форме корабль может быть, например, толстостенным цилиндром, этакой огромной летающей катушкой индуктивности, с (термо)ядерным реактором на борту.

Так что вопрос в том, а не слишком ли жёсткое по показателям естественное поле в петле протуберанца.
+1
Поле там напряжённостью порядка нескольких сотен эрстед, при скорости движения частиц (концентрация которых порядка 10^10 см^-3) десятки-сотни километров в секунду.
0
От ионов-то вы может и защититесь, а вот что делать с обычным светом?..
Плотности мощности светового излучения от Солнца уже на расстоянии где-то в миллион километров от него хватит чтобы расплавить вольфрам.
0
Стоило бы добавить зачем нужны медные вставки в сверхпроводящую проволоку.
+1

Эм, зачем (добавлять?). У меня в блоге есть довольно много текстов про сверхпроводящие магниты, там я довольно подробно этот момент рассказывал, а здесь зачем?

0
Не думаю, что все читают Ваш блог, а медная матрица сильно усложняет производство проволоки для соленоидов. И раз уж после ЛС не правите — поправьте, пожалуйста после прилюдного обращения:
для вакуумного поля эти величины равны с точностью до константы
+1
Не думаю, что все читают Ваш блог, а медная матрица сильно усложняет производство проволоки для соленоидов.

А я бы сказал наоборот, медная матрица, путем не очень большого усложнения позволяет резко поднять удельные характеристики низкотемпературных СП. в т.ч. рабочую плотность тока и максимальную индуктивность секции магнита.


для вакуумного поля эти величины равны с точностью до константы

Простите, я не понимаю, где здесь ошибка.

+1
Медь нужна в первую очередь на случай перехода — это шунт низкого сопротивления. Вакууумного поля не существует, да и любые измеримые величины равны с точностью до константы, иногда размерной.
+1
Медь нужна в первую очередь на случай перехода — это шунт низкого сопротивления.

Я в курсе. Зачем это писать в тексте про рекордные магниты? Там много технологических тонкостей, медная матрица для филаманетов — один из них...


Вакуумного поля не существует

Существует — это поле, рассчитанное магнитостатически без учета взамодействия с материалом в объеме поля.


да и любые измеримые величины равны с точностью до константы, иногда размерной.

Я согласен, что фраза получилась корявая. Но я не понимаю, как мне объяснить, скажем, инженерам, которые привыкли в к напряженности магнитного поля, а не к индукции, что в принципе это величины схожие — поле и реакция на него, и что можно мысленно приравнять напряженность к индукции при оценке "силы" магнита.

0

В общем, переписал этот момент, раз столько вопросов вызывает. На самом деле, вопрос связи H и B довольно фундаментальный, наверное не стоит вообще углубляться.

+3
500 литров воды в секунду! Это ж для охлаждения магнита в постоянном режиме нужно градирню строить! Ну и наверняка вода не комнатной температуры, а околонулевой. Наверняка водоподготовка серьезная, дистилляция, противопенные какие-нибудь добавки…
Сейчас именно тот случай, когда про «сопутствующие» технические решения интересно узнать не меньше, чем про целевое использование.
0
500 литров в секунду это ни о чем. Сброс с одного блока АЭС охлаждающей воды — 50 кубометров в секунду, т.е. в 100 раз больше.
+1

Магнит, который потреблял бы воды на охлаждение как гигаваттный блок АЭС, был бы, конечно, еще более впечатляющим, только вот что-то не дают на такие денег.

+4
Как обычно: попытка объять необъятное. Из не корректного: высокие поля в томографии не увеличивают пространственное разрешение, только спектральное. Для пространственного разрешения ставят сильнее градиенты, высокое поле увеличивает отношение сигнал шум ( фактически прямо пропорционально). Относительно чувствительности к высоким полям — она индивидуальна (у человека), даже в 9.4Т есть те, кто абсолютно невосприимчив, а есть — кто и в 1.5Т не может быть, хотя я видел страдающих и в mock сканерах. Для интересующихся строением больших МРТ машин есть обзор в sci instruments, ссылку позже могу дать.
+2
Для пространственного разрешения ставят сильнее градиенты, высокое поле увеличивает отношение сигнал шум ( фактически прямо пропорционально).

Т.е. в итоге, если мы хотим поднять пространственное разрешение, то надо поднимать поле?


Относительно чувствительности к высоким полям — она индивидуальна (у человека), даже в 9.4Т есть те, кто абсолютно невосприимчив, а есть — кто и в 1.5Т не может быть, хотя я видел страдающих и в mock сканерах.

Это психология или конкретные физиологические явления?

0
что такое signal-to-noise ratio? Если в 3Т надо померяться один раз, то в 1Т 3 раза, грубо говоря. Но если в 1Т поставить систему на 70 мТ\м, а на 3Т 20 мТ/м, то как не упирайся, а ничего не выйдет.

чувствительность к полю можно разделить на физиологическую и психологические, например, металлический вкус это физиологический, а головокружение и то и то.
0
что такое signal-to-noise ratio? Если в 3Т надо померяться один раз, то в 1Т 3 раза, грубо говоря.

Обычно логарифм или квадратный корень, что бы поднять SNR в 3 раза надо измерения удлинить в 9 раз.


Но если в 1Т поставить систему на 70 мТ\м, а на 3Т 20 мТ/м, то как не упирайся, а ничего не выйдет.

Это понятно, но есть ли какие-то цели, с которыми производители могли бы сделать томограф на 3Т кроме как улучшения пространственного разрешения?

0
А есть томографы на ВТСП, почему тут недавно статья была про томографы исключительно на гелии?
+2
Высокопольные магниты на ВТСП, а это всегда — ВТСП-II (второго поколения, сиречь), — это всегда магниты на околожидкогелиевых температурах. В лучшем случае — на околожидконеоновых.

Они, конечно, и при жидком азоте — СП, да вот только ни того критического поля, ни той критической температуры вы при жидком азоте от них не увидите. Именно потому и _гелий_.
+1
А есть томографы на ВТСП

Насколько я понимаю, только опытные пока, ну и не знаю, можно ли серийные томографы Columbus на MgB2 считать ВТСП....


Почему так? Потому что NbTi банально дешевле и хорошо освоен.

Only those users with full accounts are able to leave comments.  , please.