CS214465B1

CS214465B1 - A method for measuring the magnetic induction gradient of a quadrupole and a device for performing the method

Info

Publication number: CS214465B1
Application number: CS368279A
Authority: CS
Inventors: Jiri Galas
Original assignee: Jiri Galas
Priority date: 1979-05-28
Filing date: 1979-05-28
Publication date: 1982-04-09

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.The invention relates to a method for measuring the gradient of magnetic induction of a quadrupole and a device for carrying out this method, intended for experimental determination of the basic properties of the magnetic field of a quadrupole. The essence of the invention lies in the fact that a ferrofluid is placed in the working space of the quadrupole, into which a non-magnetic body is inserted, and the gradient of magnetic induction of the quadrupole is determined from the magnetic values of the ferrofluid, the dimensions of the non-magnetic body in the ferrofluid.

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.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for measuring a gradient of magnetic quadrupole induction and to an apparatus for carrying out the method for experimentally determining the basic properties of a magnetic field of quadrupol.

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.Until now, measurements of the magnetic induction of a permanent magnetic field have been used using electrical methods that determine the values of magnetic induction at two proximal places, by calculating the gradient value from the difference of the magnetic induction values and the distance of the measuring points. The quadrupoles used require knowledge of magnetic induction gradients with an accuracy of about 0.5%, which in turn places great demands on the accuracy of measurements of individual values, the difference of which determines the desired gradient. Along with the need to respect the directions in which the magnetic induction values are measured, ”there are high demands on the realization of a suitable device, which translates into its complexity, demanding operation and higher costs.

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.These disadvantages are overcome by the method of measuring the magnetic induction gradient of quadrupol according to the invention. It consists in placing a ferro-liquid in the quadrupol working space, in which a non-magnetic body is inserted, and a magnetic quadrupole magnetic induction gradient is determined from the ferro-liquid magnetic values, the dimensions of the non-magnetic body and the force required to maintain the equilibrium state of the non-magnetic body.

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.The invention also provides an apparatus for carrying out this method, which consists of a container filled with ferro-fluid and placed in the quadrupol operating space, in which a non-magnetic body is suspended on the rod connected to the load cell.

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.The method of measuring the magnetic induction gradient of the invention converts the magnitude into a force that is within a range of sufficiently accurately measurable forces, thus making it possible to create a simple and inexpensive device meeting the requirements for accuracy and range of magnetic induction gradient values.

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.The possible error of determining the absolute value of the gradient of magnetic induction caused by inaccurate knowledge of the magnetic polarization of a given ferro-liquid will be reduced to a minimum when measuring the properties of quadrupol, where the stability of the value of grains depends mainly? in the workspace and not in its absolute value.

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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention and its advantages are illustrated in more detail by way of example with reference to the drawing, in which a specific arrangement of an apparatus for carrying out the method according to the invention is shown.

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 £.In the quadrupol workspace 6, the ferrocalcium container is 2.1. A non-magnetic body 2 of known dimensions is hung on a rod 4 which transmits the magnetic forces to a load cell 2 mounted on the quadrupol 4.

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 *2The non-magnetic body 2 immersed in the ferro-liquid 2 is subjected to magnetic forces in the direction of the external magnetic field drop, and the resulting force, when appropriately eliminating the gravitational forces, is proportional to the magnetic induction gradient. With the known dimensions of the non-magnetic body 2 and the magnetic polarization of the ferro-liquid 2, the force can be directly calculated. For example, for a cube-shaped body with a side length α, magnetic polarization J of ferro-fluid 2 and a coefficient to the determined properties of the ferro-fluid, which ranges between 1 and 2, it is at * 2

214 465 naměření síly $ gradient magnetické indukce roven214 465 measuring force $ gradient of magnetic induction equals

Λΐ_ή . í grád B = ---- , k . t?Λΐ _ή . í 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“\τ- -7 -1 z where / U ^ = 4Λ. 10 eg. For example, for a non-magnetic body 8 in the form of a cube with a shade a = 0.002 m, J = 0.005 T, k - 2 and the measured force value? = 0.0014 D is graded $ 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.If it is not possible to measure the force in a vertical plane passing practically the axis of the quadrupole, it is necessary to attach the rod to the auxiliary hinge, which allows the measured force to be measured in the desired radial direction against the magnetic axis of the quadrupole.

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.The quadrupole also determines the mean gradient of magnetic induction over the effective length along the quadrupole axis. To measure this value, a suitably long body is used and placed at an appropriate distance from the quadrupole axis. The force measured by means of two arms attached at the beginning and at the end of the body by a load cell is proportional to the observed value of the mean gradient of magnetic induction at the effective length.

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.The presence of ferro-liquid will to some extent affect the magnetic induction of the measured field by its magnetic properties. This unfavorable effect can be reduced by selecting the magnetic polarization of the ferro-fluid so that, even at sufficiently high forces on the non-magnetic body, the magnitude of the magnetic induction is less than 0.1%, which is also a measure of the effect of ferro-fluid on the quadrupole magnetic field.

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.The invention has a wider range of applications than just to determine the basic parameters of quadrupol. It can be used for monitoring and concrete evaluation of the properties of magnetic circuits intended for:

Claims

A method for measuring a gradient of a magnetic quadrupole induction, comprising placing a ferro-liquid in a quadrupole working space into which a non-magnetic body is inserted, and determining the magnetic values of the ferro-liquid, the dimensions of the non-magnetic body and the force required to maintain the equilibrium state of the non-magnetic gradient of magnetic quadrupole induction.

Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it consists of a container filled with ferro-fluid (2) and located in the working space of quadrupole (1), in which ferro-fluid (2) is on a rod (4) connected to the load cell (4). 5) suspended non-magnetic body (3).