CS214465B1 - Způsob měření gradientu magnetické indukce kvadrupolu a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká způsobu měření gradientu magnetické indukce kvadrupolu a zařízení k provádění tohoto způsobu, určené k experimentálnímu stanovení základní vlastnosti magnetického pole kvadrupolu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se do pracovního prostoru kvadrupolu umístí ferokapalina, do níž se vloží nemagnetické těleso, a z magnetických hodnot ferokapaliny,' rozměrů nemagnetického tělesa ve ferokapalině se stanoví gradient magnetické indukce kvadrupolu.

Description

Vynález se týká způsobu měření gradientu magnetické indukce kvadrupolu a zařízení k provádění tohoto způsobu, určené k experimentálnímu stanovení- základní vlastnosti magnetického pole kvadrupolu.

Dosud se měření magnetické indukce stálého magnetického pole užívají elektrické meI tody, které stanoví hodnoty magnetické indukce ve dvou blízkých místech, z rozdílu hodnot magnetické indukce a vzdálenosti měřicích míst se vypočítá hodnota gradientu. U používaných kvadrupólů se vyžaduje znalost hodnot gradientů magnetické indukce s přesností okolo 0,5 %, což pak klade velké nároky na přesnost měření jednotlivých hodnot, jejichž rozdíl určuje hledaný gradient. Spolu s nutností respektovat také směry, ve kterých jsou hodnoty magnetické indukce měřeny,“vychází vysoké nároky na realizaci vhodného zařízení, což se promítne v jeho komplikovanosti,, náročné obsluze a vyšší ceně.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob měření gradientu magnetické indukce kvadrupolu podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v. tom, že se do pracovního prostoru kvadrupolu umístí ferokapalina, do níž se vloží nemagnetické těleso a z magnetických hodnot ferokapaliny, rozměrů nemagnetického tělesa a síly potřebné k udržení rovnovážného stavu nemagnetického tělesa ve ferokapalině se stanoví gradient magnetické indukce kvadrupolu.

Vynález řeší i zařízení k provádění tohoto způsobu, jehož podstata spočívá v tom, že se skládá z nádoby, vyplněné ferokapalinou a umístěné v provozním prostoru kvadrupolu, v této ferokapalině je na táhle spojeném se siloměrem zavěšeno nemagnetické těleso.

Způsob měření gradientu magnetické indukce podle vynálezu převádí měřeaeu veličinu na sílu, která se pohybuje v rozsahu dostatečně přesně měřitelných sil, a umožňuje tak vytvoření jednoduchého a cenově nenáročného zařízení splňujícího požadavky na přesnost a rozsah sledovaných hodnot gradientu magnetické indukce.

Možná chyba stanovení absolutní hodnoty gradientu magnetické indukce způsobená nepřesnou znalostí magnetické polarizace dané ferokapaliny se omezí na minimum při proměřování vlastností kvadrupolu, kde záleží především na stálosti hodnoty grád ? v pracovním prostoru a ne na jeho absolutní hodnotě.

Vynález a jeho výhody jsou blíže objasněny na příkladu jeho provedení pomooí výkresu, na němž je znázorněno konkrétní uspořádání zařízení na provádění způsobu podle vynálezu.

V pracovním prostoru kvadrupolu £ je nádoba s ferokapalinou 2,. Nemagnetické těleso 2 známých rozměrů je pověšeno na táhlu 4, které přenáší magnetické síly na siloměr 2 upevněný na kvadrupolu £.

Na nemagnetické těleso 2 ponořené ve ferokapalině 2 působí magnetické síly ve směru poklesu vnějšího magnetického pole a výsledná síla při vhodném vyloučení sil gravitačních je potom úměrná gradientu magnetické indukce. Při známých rozměrech nemagnetického tělesa 2 a magnetické polarizaci ferokapaliny 2 lze sílu přímo vypočítat. Například pro těleso ve tvaru krychle o délce strany a, magnetické polarizaci J ferokapaliny 2 a koeficientu k určeném vlastností dané ferokapaliny, který se pohybuje mezi hodnotami 1 až 2, je při *2

214 465 naměření síly $ gradient magnetické indukce roven

Λΐ_ή . í grád B = ---- , k . t?

τ- -7 -1 z kde /U^= 4Λ . 10 Hm . Například pro nemagnetické těleso £ ve tvaru krychle o sti-aně a = 0,002 m, J = 0,005 T, k - 2 a naměřenou hodnotu síly ? = 0,0014 D je grád 3$ = 22 Tm“\

Pokud nelze měřit sílu ve svislé rovině procházející prakticky osou kvadrupólu, je nutné uchytit táhlo na pomocný závěs, který umožní měření sledované síly v požadovaném radiálním směru oproti magnetické ose kvadrupólu.

U kvadrupólu je určován též střední gradient magnetické indukce na efektivní délce podél osy kvadrupólu. Ke změření této hodnoty se použije patřičně dlouhé těleso, které se umístí do patřičné vzdálenosti od osy kvadrupólu. Síla měřená pomocí dvou ramen uchycených na začátku a na konci tělesa siloměrem je pak úměrná sledované hodnotě středního gradientu magnetické indukce na efektivní délce.

Přítomnost ferokapaliny do jisté míry ovlivní svými magnetickými vlastnostmi hodnoty magnetické indukce měřeného pole. Tento nepříznivý vliv lze omezit volbou magnetické polarizace ferokapaliny tak, že ještě při dostatečně velkých hodnotách sil na nemagnetické těleso bude zvětšení hodnot magnetické indukce menší než 0,1 %, což je prkaticky také mírou vlivu přítomnosti ferokapaliny na měřené magnetické pole kvadrupólu.

Vynález má širší možnosti využití než jen pro stanovení základních parametrů kvadrupolu. Lze jej využít pro sledování a konkrétní vyhodnocování vlastností magnetických obvodů, určených k: vyvozování silových účinků.

Claims (2)

1. Způsob měření gradientu magnetické indukce kvadrupólu, vyznačující se tím, že se do pracovního prostoru kvadrupólu umístí ferokapalina, do níž se vloží nemagnetické těleso, a z magnetických hodnot ferokapaliny, rozměrů nemagnetického tělesa a síly potřebné k udržení rovnovážného stavu nemagnetického tělesa ve ferokapalině se stanoví gradient magnetické indukce kvadrupólu.

2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, vyznačující se tím, že se skládá z nádoby vyplněné ferokapalinou (2) a umístěné v pracovním prostoru kvadrupólu (l), v té ferokapalině (2) je na táhle (4) spojeném se siloměrem (5) zavěšeno nemagnetické těleso (3).