物理科技生物学-PHYICA

远程高压传感器亮相

物理学 2022-09-07 23:59:11

由桑迪亚国家实验室制作 伽马射线发生器HERMES III,高能辐射兆伏电子源,在桑迪亚国家实验室调整其下一个镜头由克里斯科特利,顶部,和前桑迪亚雇员JJ蒙托亚

信用:兰迪蒙托亚 自从第一个人赤手空拳站在未绝缘的电线上,人们就不再亲自测试高能材料

即使是金属制成的仪表也可能在高压下熔化

现在,桑迪亚国家实验室的一个小组使用一个小于一角硬币的晶体和一个小于鞋盒的激光器,在不接触电流的情况下,安全地测量了2000万伏电压

(住宅电压一般为120伏

) 桑迪亚科学家伊斯雷尔·欧文斯在谈到他的团队独特的电学和光学工作时说:“在我们的实验之前,世界上没有人直接测量过如此大的电压。”

“对于测量高电压来说,这种技术安全、高效、廉价

" 桑迪亚公司经理布莱恩·奥利弗说:“当你在短距离内有高电压时,传感器就会失灵。”

“以色列的诊断能够经受住这些高电场,从而使我们能够在以前不可能的环境中确定电压

" 这一成果将每个电场读数乘以相同的常数来确定电压,为几种可能的应用打开了大门

这项工作发生在桑迪亚的高能辐射兆伏电子源,或HERMES三,在那里,建筑物大小的加速器将强大的电脉冲转化为称为伽马射线的高能光子

欧文斯说:“能够测量赫尔墨斯三号的输出电压,而不仅仅是计算它,这让我们能够准确地定义伽马射线的能量。”

“我们的晶体激光系统在不干扰实验环境的情况下完成了这项工作

" 精确测量伽马射线能量的好处 HERMES加速器产生一种高能电子束,它被阻挡在非常致密的物质中,并转化为伽马射线流——电磁光谱中能量最高的部分

这些射线有多种用途,包括医院设备的消毒、食品巴氏杀菌、医学成像、烟雾探测器、测量极薄材料的厚度等等

因为核武器也会产生伽马射线,在实验室中制造伽马射线可以确定军用和民用设备在暴露于这些能量流时是否能够继续工作

准确地获得所需的伽马射线输出需要用产生伽马射线的电压进行校准;因此,需要一种能够测量高电压而不被破坏的传感器

欧文斯说,利用激光作为远程测量工具的想法并不新鲜

激光红外传感器用于远距离安全测量前额温度

激光测距仪可以确定一个房间的大小,而不需要主人测量距离

他说:“我们的程序有点不同:我们不是将激光直接对准一个物体来测量它的电压。”

“我们通过简单地用激光询问次级物体——铌酸锂晶体来确定这些信息

" 被巨大能量场改变的微小晶体 放置不到半英寸长的晶体,使电场从侧面穿过,与沿晶体轴传播的偏振激光束成直角

电场通过使光子在偏振光束的垂直和水平方向上以不同的速度传播来改变晶体的透光能力

这导致偏振光旋转,改变进入光电探测器的光量

这个仪器把激光束的强度转换成一个简单的电压,可以用示波器读取

欧文斯说:“示波器上测得的电压与电场强度直接相关,根据电场强度可以计算出电压。”

“在我们的实验中,几十兆伏在示波器上转换成几百毫伏

(兆伏等于百万伏;毫伏是千分之一伏

) “信号已经是正确的形式,我们只需要乘以一个固定的常数

也不需要执行任何繁琐的校准或复杂的后处理来确定电场和电压

" 欧文斯说,用新传感器测得的高电压与通过计算和其他间接测量得到的结果非常吻合

欧文斯说,精确测量伽马射线能量可能只是新测量技术的好处之一

他说:“目前,这是一个用于研究的实验室设备,但随着它的发展,它可能会进入各种加速器设施,在那里一系列晶体可以在多个远程位置提供电压读数。”

他说,这项技术也将适用于电力传输行业、汽车制造商、闪电研究中心“或任何想要远程测量或监控极高能量来源的地方”,欧文斯说

该设备还可以从远处“看到”墙壁中的电短路,这是由于电流导线周围的电磁场中断,这将允许无创检测电路中的故障

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