ES2927494B2 - Apparatus for measuring the magnetic susceptibility of mineral samples - Google Patents

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ES2927494B2 ES202131192A ES202131192A ES2927494B2 ES 2927494 B2 ES2927494 B2 ES 2927494B2 ES 202131192 A ES202131192 A ES 202131192A ES 202131192 A ES202131192 A ES 202131192A ES 2927494 B2 ES2927494 B2 ES 2927494B2
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    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Aparato para medir la susceptibilidad magnética de muestras mineralesApparatus for measuring the magnetic susceptibility of mineral samples

Sector de la técnicaTechnical sector

La invención se enmarca en el sector técnico de la instrumentación electrónica, en concreto, en la caracterización de materiales magnéticos. La invención es relativa a un susceptómetro portátil basado en imanes permanentes para la caracterización de minerales magnéticos cuya portabilidad lo hace de especial interés en geofísica.The invention is part of the technical sector of electronic instrumentation, specifically, in the characterization of magnetic materials. The invention is related to a portable susceptometer based on permanent magnets for the characterization of magnetic minerals whose portability makes it of special interest in geophysics.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

Se explican a continuación los principales sistemas de medida de susceptibilidad magnética que se emplean en el estado de la técnica.The main magnetic susceptibility measurement systems used in the state of the art are explained below.

VSM (Vibrating-sample magnetometer)VSM (Vibrating-sample magnetometer)

El principio básico de funcionamiento de un VSM es medir la variación de flujo magnético en una región de campo uniforme al introducirse en ella una muestra. Se describe el principio de funcionamiento en los documentos S. Foner, “Versatile and Sensitive Vibrating-Sample Magnetometer,” Rev. Sci. Instrum., vol. 30, no. 7, pp. 548­ 557, 1959, https://doi.org/10.1063/1.1716679 y D. Jiles, Introduction to magnetism and magnetic materials, [Repr.]. London [etc.: : Chapman and Hall, 1994.The basic operating principle of a VSM is to measure the variation of magnetic flux in a region of uniform field when a sample is introduced into it. The principle of operation is described in S. Foner, "Versatile and Sensitive Vibrating-Sample Magnetometer," Rev. Sci. Instrum., vol. 30, no. 7, p. 548 557, 1959, https://doi.org/10.1063/1.1716679 and D. Jiles, Introduction to magnetism and magnetic materials, [Repr.]. London [etc.: : Chapman and Hall, 1994.

Mediante el uso de electroimanes se genera un campo magnético en la región en la cual se introduce la muestra. El campo B total en la región se deberá al campo producido por el electroimán más el producido por la muestra imanada.Through the use of electromagnets, a magnetic field is generated in the region in which the sample is introduced. The total B field in the region will be due to the field produced by the electromagnet plus that produced by the magnetized sample.

En la zona donde se encuentra la muestra se incluye un conjunto de bobinas de medida que, siguiendo la ley de Faraday, permiten medir variaciones de flujo según la fuerza electromotriz inducida en sus bornas.The area where the sample is located includes a set of measuring coils that, following Faraday's law, allow flux variations to be measured according to the electromotive force induced in their terminals.

La muestra se hace vibrar, de modo que ésta se aleja y se acerca de los secundarios de medida. Aparece una variación de flujo en ellos debido a la vibración de la muestra imanada. Como la frecuencia de vibración es conocida, mediante la integración de la diferencia de potencial en bornas de los secundarios es posible obtener la imanación de la muestra.The sample is made to vibrate so that it moves away from and towards the measurement secondaries. A flow variation appears in them due to the vibration of the sample magnetada. As the vibration frequency is known, by integrating the potential difference in the secondary terminals it is possible to obtain the magnetization of the sample.

Para lograr la uniformidad en la región de medida, las piezas polares deben ser mucho más grandes que la muestra a medir, por tanto, el aparato tiende a ser voluminoso y pesado mientras que las muestras deben ser de un tamaño bastante menor que ellas.To achieve uniformity in the measurement region, the pole pieces must be much larger than the sample to be measured, therefore the apparatus tends to be bulky and heavy while the samples must be much smaller than them.

Por otro lado, como para la generación del campo que imana la muestra se emplean electroimanes, que requieren de grandes corrientes para su funcionamiento, este aparato presenta también un gran consumo y requiere de un sistema de alimentación potente.On the other hand, since electromagnets are used to generate the field that magnetizes the sample, which require large currents for their operation, this device also has a large consumption and requires a powerful power supply system.

AGM (Alternating-gradient magnetometer)AGM (Alternating-gradient magnetometer)

El AGM es una variante del VSM que permite sensibilidades alrededor de 100 veces mayores que un VSM convencional con un tamaño parecido. La muestra a analizar se fija en el extremo de una varilla unida a un cantiléver que incorpora un piezoeléctrico.The AGM is a variant of the VSM that allows sensitivities around 100 times greater than a conventional VSM of a similar size. The sample to be analyzed is fixed at the end of a rod attached to a cantilever that incorporates a piezoelectric.

La muestra se imana mediante un campo DC (cuya amplitud se puede variar) y simultáneamente se somete a un pequeño gradiente de campo alterno. Este campo alterno ejerce una fuerza sobre la muestra proporcional al gradiente del campo y a la imanación de la muestra, y como consecuencia de ello la muestra vibra. Estas vibraciones provocan una tensión en el piezoeléctrico que puede ser medida y permite obtener la imanación de la muestra. Se describe el principio de funcionamiento en los documentos G. Asti and M. Solzi, “Alternating field gradient susceptometer,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 157-158, pp. 559-560, 1996, https://doi.org/10.1016/0304-8853(95)01012-2 y P. J. Flanders, “An alternating-gradient magnetometer (invited),” J. Appl. Phys., vol. 63, no. 8, pp. 3940-3945, 1988, https://doi.org/10.1063/1.340582.The sample is magnetized by a DC field (whose amplitude can be varied) and simultaneously subjected to a small alternating field gradient. This alternating field exerts a force on the sample proportional to the field gradient and the magnetization of the sample, and as a consequence the sample vibrates. These vibrations cause a voltage in the piezoelectric that can be measured and allows the magnetization of the sample to be obtained. The principle of operation is described in the documents G. Asti and M. Solzi, “Alternating field gradient susceptometer,” J. Magn. Magn. mater., vol. 157-158, p. 559-560, 1996, https://doi.org/10.1016/0304-8853(95)01012-2 and P. J. Flanders, “An alternating-gradient magnetometer (invited),” J. Appl. Phys., vol. 63, no. 8, p. 3940-3945, 1988, https://doi.org/10.1063/1.340582.

Sometiendo la muestra a campos alternos con frecuencias próximas a la resonancia del sistema se puede amplificar la tensión medida en el cantiléver. Sin embargo, esto limita también el tamaño de las muestras, ya que si éstas son demasiado grandes pueden variar considerablemente la frecuencia de resonancia del sistema. Subjecting the sample to alternating fields with frequencies close to the resonance of the system, the voltage measured in the cantilever can be amplified. However, this also limits the size of the samples, since if they are too large they can vary considerably the resonance frequency of the system.

De nuevo este sistema presenta un gran consumo, un gran tamaño y un gran peso debido a que los campos son igualmente generados mediante electroimanes.Once again, this system has a large consumption, a large size and a heavy weight because the fields are also generated by electromagnets.

SQUIDS (Superconducting quantum interference devices)SQUIDS (Superconducting quantum interference devices)

Los SQUIDS son los aparatos de medida de campo magnético más precisos hasta la fecha. Estos aparatos consisten en un anillo de superconductor con una pequeña capa aislante que se conoce como unión Josephson o unión débil. Cuando se disminuye la temperatura hasta que el anillo pasa a ser superconductor, el flujo que recorre el mismo está cuantizado, y mediante la unión Josephson se permite que el flujo varíe en pasos discretos. Arrollando una bobina alrededor del anillo es posible medir la tensión inducida en la bobina debida a los saltos cuantizados en el valor del flujo.SQUIDS are the most accurate magnetic field measurement devices to date. These devices consist of a ring of superconductor with a small insulating layer known as a Josephson junction or weak junction. When the temperature is lowered until the ring becomes superconducting, the flux through the ring is quantized, and the Josephson junction allows the flux to vary in discrete steps. By winding a coil around the ring it is possible to measure the voltage induced in the coil due to quantized jumps in the flux value.

Si bien este aparato es el más preciso de los comentados, también requiere unas condiciones de medida más sofisticadas, principalmente en términos de temperatura, para que los superconductores pasen al estado de superconducción. Además, también emplea electroimanes para imanar las muestras, por tanto, tampoco está exento de un sistema de alimentación de alta potencia, pesado y voluminoso.Although this device is the most accurate of those discussed, it also requires more sophisticated measurement conditions, mainly in terms of temperature, for superconductors to go into superconducting state. In addition, it also uses electromagnets to magnetize the samples, therefore, it is also not exempt from a high power, heavy and bulky power system.

VSM Con imanes permanentesVSM With permanent magnets

Se trata de un modelo más compacto que el VSM convencional donde las fuentes de campo se sustituyen por dos cilindros Halbach construidos con imanes permanentes. Se describe el principio de funcionamiento en el documento O. Cugat, R. Byrne, J. McCaulay, and J. ~M. ~D. Coey, “A compact vibrating-sample magnetometer with variable permanent magnet flux source,” Rev. Sci. Instrum., vol. 65, no. 11, pp. 3570­ 3573, 1994, https://doi.org/10.1063/1.1144538.It is a more compact model than the conventional VSM where the field sources are replaced by two Halbach cylinders built with permanent magnets. The principle of operation is described in the document O. Cugat, R. Byrne, J. McCaulay, and J. ~M. ~D. Coey, “A compact vibrating-sample magnetometer with variable permanent magnet flux source,” Rev. Sci. Instrum., vol. 65, no. 11, p. 3570 3573, 1994, https://doi.org/10.1063/1.1144538.

Los cilindros producen un campo uniforme en su interior dado por:The cylinders produce a uniform field inside them given by:

Figure imgf000004_0001
Figure imgf000004_0001

Donde Br es la remanencia de los imanes y R y r la relación entre los radios de ambos cilindros. El factor f responde a las no idealidades del sistema de cilindros.Where Br is the remanence of the magnets and R and r the ratio between the radii of both cylinders. The factor f responds to the non-idealities of the cylinder system.

Desplazando el cilindro de fuera con respecto al interior se obtiene un campo dado por la suma vectorial de los campos debidos a ambos cilindros:Displacing the cylinder from the outside with respect to the inside, we obtain a field given by the vector sum of the fields due to both cylinders:

#0 = #1 #2#0 = #1 #2

Haciendo que la imanación de ambos cilindros sea la misma, es decir B1 = B2, se puede obtener campos desde 0 hasta ±2 B1.Making the magnetization of both cylinders the same, that is, B1 = B2, fields from 0 to ±2 B1 can be obtained.

Se han tratado de implementar versiones basadas en los cilindros Halbach más compactos y portables como en el documento P. Stamenov and J. M. D. Coey, “Vector vibrating-sample magnetometer with permanent magnet flux source,” J. Appl. Phys., vol. 99, no. 8, p. 08D912, 2006, https://doi.org/10.1063/E2170595 donde se llegan a:Attempts have been made to implement versions based on the more compact and portable Halbach cylinders as in P. Stamenov and JMD Coey, “Vector vibrating-sample magnetometer with permanent magnet flux source,” J. Appl. Phys., vol. 99, no. 8, p. 08D912, 2006, https://doi.org/10.1063/E2170595 which leads to:

• Tamaños máximos de muestra de hasta 100 mm3• Maximum sample sizes up to 100 mm3

• Homogeneidad de campo en un área de 2x2 mm (con variaciones de menos del 2%) y con campos de hasta 0,12 T.• Field homogeneity in an area of 2x2 mm (with variations of less than 2%) and with fields up to 0.12 T.

• Resolución en la variación de campo de alrededor de 1 mT.• Resolution in the field variation of about 1 mT.

Actualmente se emplean montajes similares al Hallbach como fuentes de campo magnético portátiles, fiables y de bajo consumo. Estos montajes son estructuras cilíndricas huecas fabricadas con matrices de imanes permanentes (HCPMA, hollow cyíindricaípermanente magnet array), en los que se puede alternar los materiales con que se fabrica el cilindro de cara a mejorar sus prestaciones.Hallbach-like assemblies are currently used as low-power, reliable, and portable magnetic field sources. These assemblies are hollow cylindrical structures made with permanent magnet arrays (HCPMA, hollow cyíindricaípermanente magnet array), in which the materials with which the cylinder is made can be alternated in order to improve its performance.

Recientemente se han publicado artículos sobre posibles mejoras de esta configuración:Recently articles have been published about possible improvements of this configuration:

• Empleando en la matriz segmentos con alto producto energético, imanes de muy alta coercitividad (de hasta 2T aproximadamente) y hierro blando para mejorar el campo máximo y la uniformidad según se divulga en el documento X. Xu, D. Lu, X. Xu, Y. Yu, and M. Gu, “Optimizing the field distribution of a Halbach type permanent magnet cylinder using the soft iron and superhard magnet,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 445, pp. 77-83, 2018, https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2017.08.081.• Using in the matrix segments with high energy product, very high coercivity magnets (up to approximately 2T) and soft iron to improve maximum field and uniformity as disclosed in the document X. Xu, D. Lu, X. Xu , Y. Yu, and M. Gu, “Optimizing the field distribution of a Halbach type permanent magnet cylinder using the soft iron and superhard magnet,” J. Magn. Magn. mater., vol. 445, p. 77-83, 2018, https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2017.08.081.

• Con una capa externa de material de alta permeabilidad. • With an outer layer of high permeability material.

Explicación de la invenciónExplanation of the invention

Tal y como se ha explicado en el apartado de estado de la técnica, los aparatos de medida de susceptibilidad magnética, susceptómetros, actuales basados en el uso de electroimanes para lograr la imanación de las muestras a medir, requieren de grandes fuentes de alimentación debido a su gran consumo, lo cual dificulta su portabilidad y limita el tamaño de las muestras.As explained in the section on the state of the art, current magnetic susceptibility measuring devices, susceptometers, based on the use of electromagnets to achieve magnetization of the samples to be measured, require large power supplies due to its large consumption, which hinders its portability and limits the size of the samples.

El susceptómetro basado en cilindros Hallbach no emplea electroimanes para la imanación de las muestras, con lo que reduce el consumo del aparato. No obstante, sí limita el tamaño de las muestras a muestras pequeñas marcadas por las regiones donde el campo es uniforme.The Hallbach cylinder-based susceptometer does not use electromagnets for the magnetization of the samples, thus reducing the consumption of the apparatus. However, it does limit the sample sizes to small samples marked by regions where the field is uniform.

La invención permite la caracterización magnética de minerales mediante un dispositivo portátil que permite llevarlas a cabo “in-situ”. Con el fin de permitir un dispositivo portátil, el aparato objeto de la invención sustituye los electroimanes de los susceptómetros habituales por un montaje basado en imanes permanentes y un circuito magnético.The invention allows the magnetic characterization of minerals by means of a portable device that allows them to be carried out "in-situ". In order to allow a portable device, the apparatus object of the invention replaces the electromagnets of the usual susceptometers with an assembly based on permanent magnets and a magnetic circuit.

Con todo ello, la presente invención consiste en un sistema de instrumentación portátil, que permite medir la susceptibilidad magnética de muestras minerales in-situ. Además, las muestras podrán tener un tamaño superior al que es posible utilizar en los aparatos del estado de la técnica.With all this, the present invention consists of a portable instrumentation system, which allows to measure the magnetic susceptibility of mineral samples in-situ. In addition, the samples may have a size greater than that which can be used in the apparatus of the state of the art.

El aparato para medir la susceptibilidad magnética de muestras minerales objeto de la invención comprende sendas ramas en forma de U dispuestas simétricas y enfrentadas según una dirección longitudinal del aparato, donde cada una de las ramas en forma de U comprende:The apparatus for measuring the magnetic susceptibility of mineral samples object of the invention comprises two U-shaped branches arranged symmetrically and facing each other according to a longitudinal direction of the apparatus, where each one of the U-shaped branches comprises:

- sendas piezas de hierro que comprenden un primer y un segundo extremo longitudinal y configuradas para estar enfrentadas en el primer extremo longitudinal a la muestra mineral,- respective pieces of iron comprising a first and a second longitudinal end and configured to face the mineral sample at the first longitudinal end,

- sendos imanes permanentes localizados a continuación de las piezas de hierro según la dirección longitudinal del aparato que comprenden un primer y un segundo extremo longitudinal y que disponen su primer extremo longitudinal enfrentado al segundo extremo longitudinal de las piezas de hierro, y- respective permanent magnets located after the iron pieces according to the longitudinal direction of the apparatus that comprise a first and a second longitudinal end and that have their first longitudinal end facing the second longitudinal end of the pieces of iron, and

- una pieza de hierro en forma de U que comprende una platabanda colocada en sentido transversal y sendos salientes enfrentados al segundo extremo longitudinal de los imanes permanentes.- a U-shaped piece of iron comprising a plate placed transversely and two projections facing the second longitudinal end of the permanent magnets.

El aparato comprende además un portamuestras localizado entre las piezas de hierro de ambas ramas en forma de U. El portamuestras está configurado para su giro alrededor de un eje longitudinal del aparato de modo que mediante dicho giro posiciona las muestras longitudinalmente enfrentadas a las piezas de hierro.The apparatus also comprises a sample holder located between the iron pieces of both U-shaped branches. The sample holder is configured to rotate around a longitudinal axis of the apparatus so that through said rotation it positions the samples longitudinally facing the iron pieces. .

El aparato objeto de la invención permite:The apparatus object of the invention allows:

• generar el campo con que se imanan las muestras mediante imanes permanentes, por ejemplo, de NdFeB (imán de neodimio), y un circuito magnético de hierro blando, lo cual reduce enormemente el consumo del aparato con respecto a los suceptómetros basados en electroimanes.• generating the field with which the samples are magnetized by means of permanent magnets, for example, NdFeB (neodymium magnet), and a soft iron magnetic circuit, which greatly reduces the consumption of the apparatus with respect to suceptometers based on electromagnets.

• ser un dispositivo portátil que permite la caracterización de muestras in-situ.• Being a portable device that allows the characterization of samples in-situ.

• medir la imanación de las muestras mediante un portamuestras giratorio de fácil acceso donde las muestras entran y salen de las regiones de medida mediante movimientos circulares.• measure the magnetization of samples using an easily accessible rotating sample holder where samples move in and out of the measurement regions in circular motions.

La presente invención se refiere a un susceptómetro capaz de medir muestras con forma cilíndrica de hasta 20mm de diámetro x 20mm de altura, o con geometrías arbitrarias siempre y cuando queden contenidas dentro de la región cilíndrica de 20mm x 20mm. De este modo se logran campos para imanar dichas muestras de hasta 0,13 T (con una desviación máxima de un 5% en los límites de la región) y con un consumo bajo, lo cual permite un aparato portátil.The present invention refers to a susceptometer capable of measuring cylindrical-shaped samples up to 20mm in diameter x 20mm in height, or with arbitrary geometries as long as they are contained within the 20mm x 20mm cylindrical region. In this way, fields are achieved to magnetize said samples of up to 0.13 T (with a maximum deviation of 5% in the limits of the region) and with a low consumption, which allows a portable device.

El susceptómetro objeto de la invención emplea un conjunto de imanes permanentes para la generación de campo. A diferencia del modelo basado en los cilindros Hallbach, el susceptómetro integra los imanes dentro de una estructura de hierro blando, es decir, de alta permeabilidad magnética, formando un circuito magnético. Esto permite encaminar el flujo magnético en su interior.The susceptometer object of the invention uses a set of permanent magnets for field generation. Unlike the model based on Hallbach cylinders, the susceptometer integrates the magnets within a soft iron structure, that is, with high magnetic permeability, forming a magnetic circuit. This allows direct the magnetic flux inside it.

El circuito magnético completo se compone de tres elementos. Las piezas centrales de hierro, los imanes, preferentemente cilíndricos, y las piezas finales de hierro en forma de U. Las piezas en forma de U encaminan el flujo magnético de modo que éste queda confinado en el interior del circuito magnético.The complete magnetic circuit is made up of three elements. The central pieces of iron, the magnets, preferably cylindrical, and the final pieces of U-shaped iron. The U-shaped pieces direct the magnetic flux so that it remains confined inside the magnetic circuit.

Las piezas centrales de hierro se fijan sobre una estructura fabricada con un material no magnético de modo que quedan en posiciones fijas.The central iron pieces are fixed on a structure made of a non-magnetic material so that they remain in fixed positions.

Estas piezas presentan dos aberturas, las cuales permiten introducir las muestras que se desea imanar. Para lograr un campo uniforme en la región donde se introducen las muestras, las piezas centrales de hierro se fabrican formando una cavidad esférica, de modo que los polos magnéticos se distribuyen creando un campo uniforme en el interior de la apertura.These pieces have two openings, which allow the samples to be magnetized to be introduced. In order to achieve a uniform field in the region where the samples are introduced, the central iron pieces are manufactured forming a spherical cavity, so that the magnetic poles are distributed creating a uniform field inside the opening.

Mediante el desplazamiento de las piezas en forma de U es posible variar el campo con que se imanan las muestras. Debido a su geometría, el cierre de flujo es mejor por las piezas en forma de U, de modo que al separarlas de las piezas centrales los imanes quedan pegados a la estructura en forma de U. La posición que permite mayor campo es la que coloca los imanes pegados a las piezas de hierro centrales. Partiendo de esa posición, a medida que se separan los imanes de las piezas de hierro centrales, aumenta el hueco de aire entre ambas, lo cual aumenta la reluctancia del circuito magnético, disminuyendo el flujo en su interior y con ello el campo magnético. Esto trae consigo una variación en el flujo y con ello una variación en el campo magnético en el interior de las cavidades de las piezas de hierro donde se sitúan las muestras.By moving the U-shaped pieces it is possible to vary the field with which the samples are magnetized. Due to its geometry, the flow closure is better due to the U-shaped pieces, so that when separating them from the central pieces, the magnets remain stuck to the U-shaped structure. The position that allows the greatest field is the one that places the magnets glued to the central iron pieces. Starting from that position, as the magnets are separated from the central iron pieces, the air gap between them increases, which increases the reluctance of the magnetic circuit, decreasing the flux inside it and with it the magnetic field. This brings with it a variation in the flow and with it a variation in the magnetic field inside the cavities of the iron pieces where the samples are located.

Las muestras se introducen en un portamuestras, preferentemente de forma circular, por ejemplo, en una de las cuatro aberturas cilíndricas. Mediante el giro del portamuestras, las muestras entran y salen de las cavidades esféricas de las piezas de hierro.Samples are inserted into a sample holder, preferably circular in shape, eg into one of the four cylindrical openings. By rotating the sample holder, the samples enter and exit the spherical cavities of the iron parts.

En un ejemplo de realización, en el interior de dichas cavidades esféricas, justo delante de cada una de las piezas de hierro, se incluyen arrollamientos circulares, uno delante de cada pieza metálica. Al entrar y salir las muestras de las cavidades esféricas se induce una fuerza electromotriz en los arrollamientos debida a la variación de flujo, dada por la ley de Faraday. Este efecto permite la medida de la imanación de las muestras para cada valor de campo de imanación:In an example of embodiment, inside said spherical cavities, just in front of each of the iron pieces, there are circular windings, one in front of each metal piece. As the samples enter and exit the spherical cavities, they induces an electromotive force in the windings due to flux variation, given by Faraday's law. This effect allows the measurement of the magnetization of the samples for each magnetization field value:

Figure imgf000009_0001
Figure imgf000009_0001

Donde £ es la fuerza electromotriz que aparece en los arrollamientos, N es el número de vueltas de los arrollamientos, A es el área de los arrollamientos y B es el campo que atraviesa el área contenida por los arrollamientos.where £ is the electromotive force appearing in the windings, N is the number of turns in the windings, A is the area of the windings, and B is the field that passes through the area contained by the windings.

Mediante una integración de esta fuerza electromotriz a lo largo del tiempo se consigue obtener un voltaje que se relaciona directamente con la variación de B a través de las espiras, es decir, con la variación de B que produce la muestra al entrar y salir de la cavidad, con lo que podemos obtener su imanación:By integrating this electromotive force over time, it is possible to obtain a voltage that is directly related to the variation of B through the turns, that is, with the variation of B that the sample produces when it enters and leaves the sample. cavity, with which we can obtain its magnetization:

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Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, a set of drawings is attached as an integral part of said description, where, with an illustrative and non-limiting nature, what has been represented has been following:

Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva de un ejemplo de realización del dispositivo objeto de la invención.Figure 1.- Shows a perspective view of an embodiment of the device object of the invention.

Figura 2.- Muestra una vista superior esquemática del dispositivo de la figura 1 con los elementos que constituyen el circuito magnético y sin la estructura soporte.Figure 2.- Shows a schematic top view of the device in figure 1 with the elements that make up the magnetic circuit and without the support structure.

Figura 3.- Muestra una vista en perspectiva de los elementos visualizados en la figura 2 que constituyen el circuito magnético.Figure 3.- Shows a perspective view of the elements displayed in figure 2 that make up the magnetic circuit.

Figura 4.- Muestra una vista en perspectiva y una vista esquemática lateral de las piezas de hierro.Figure 4.- Shows a perspective view and a schematic side view of the iron parts.

Figura 5.- Muestra un vista en planta esquemática de las piezas de hierro con su cavidad y enfrentadas, una muestra localizada entre dichas piezas de hierro y unos secundarios de medida .Figure 5.- Shows a schematic plan view of the iron pieces with their cavity and facing each other, a sample located between said iron pieces and some measuring secondaries.

Figura 6.- Muestra una vista en planta de un ejemplo de realización del portamuestras.Figure 6.- Shows a plan view of an embodiment example of the sample holder.

Realización preferente de la invenciónPreferred embodiment of the invention

La figura 1 muestra una perspectiva de un ejemplo de realización del aparato objeto de la invención que comprende:Figure 1 shows a perspective of an embodiment of the device object of the invention comprising:

sendas ramas en forma de U dispuestas simétricas y enfrentadas según una dirección longitudinal del aparato, donde cada una de las ramas en forma de U comprende:respective U-shaped branches arranged symmetrically and facing each other according to a longitudinal direction of the apparatus, where each one of the U-shaped branches comprises:

- sendas piezas de hierro (4) que comprenden un primer y un segundo extremo longitudinal y configuradas para estar enfrentadas en el primer extremo longitudinal a la muestra (9) mineral,- respective pieces of iron (4) comprising a first and a second longitudinal end and configured to face the mineral sample (9) at the first longitudinal end,

- sendos imanes permanentes (5) localizados a continuación de las piezas de hierro (4) según la dirección longitudinal del aparato que comprenden un primer y un segundo extremo longitudinal y que disponen su primer extremo longitudinal enfrentado al segundo extremo longitudinal de las piezas de hierro (4), y- respective permanent magnets (5) located next to the iron pieces (4) according to the longitudinal direction of the apparatus that comprise a first and a second longitudinal end and that have their first longitudinal end facing the second longitudinal end of the iron pieces (4), and

- una pieza de hierro en forma de U (6) que comprende una platabanda (6.2) colocada en sentido transversal y sendos salientes (6.1) enfrentados al segundo extremo longitudinal de los imanes permanentes (5),- a U-shaped piece of iron (6) comprising a plate (6.2) placed transversely and two projections (6.1) facing the second longitudinal end of the permanent magnets (5),

un portamuestras (2) localizado entre las piezas de hierro (4) de ambas ramas en forma de U, el portamuestras (2) estando configurado para su giro alrededor de un eje longitudinal del aparato de modo que mediante dicho giro posiciona las muestras (9) longitudinalmente enfrentadas a las piezas de hierro (4). a sample holder (2) located between the iron pieces (4) of both U-shaped branches, the sample holder (2) being configured to rotate around a longitudinal axis of the apparatus so that through said rotation it positions the samples (9 ) longitudinally facing the pieces of iron (4).

El ejemplo de realización mostrado comprende, además:The exemplary embodiment shown also includes:

- una estructura soporte (1) de material no magnético. A esta estructura soporte (1) se fijan el resto de elementos del aparato, de modo que actúa como soporte central del sistema. Se fabrica con un material no magnético para no perturbar el campo en el circuito magnético.- a support structure (1) made of non-magnetic material. The rest of the elements of the apparatus are fixed to this support structure (1), so that it acts as a central support for the system. It is made of a non-magnetic material so as not to disturb the field in the magnetic circuit.

Las piezas de hierro (4) están fijadas a dicha estructura soporte (1) y las piezas en forma de U (6) son deslizables longitudinalmente respecto a dicha estructura soporte (1).The iron pieces (4) are fixed to said support structure (1) and the U-shaped pieces (6) can slide longitudinally with respect to said support structure (1).

Adicionalmente, en el ejemplo mostrado el portamuestras (2) se fija a la estructura soporte (1) mediante un eje, de modo que puede girar permitiendo introducir o extraer las muestras (9) de unas cavidades (4.1) esféricas que presenta el circuito magnético, donde las muestras (9) se imanan.Additionally, in the example shown, the sample holder (2) is fixed to the support structure (1) by means of an axis, so that it can rotate allowing the samples (9) to be introduced or extracted from some spherical cavities (4.1) that the magnetic circuit presents. , where the samples (9) are magnetized.

- al menos un motor (3). El ejemplo de realización mostrado comprende cuatro motores (3) que permiten desplazar las piezas en forma de U (6) respecto de la estructura soporte (1), de modo que los imanes permanentes (5) están configurados para acompañar el desplazamiento de las piezas en forma de U (6) y variar su distancia respecto a las piezas de hierro (4) del circuito magnético, de modo que se logre controlar la intensidad del campo.- at least one motor (3). The example of embodiment shown includes four motors (3) that allow the U-shaped pieces (6) to be moved with respect to the support structure (1), so that the permanent magnets (5) are configured to accompany the movement of the pieces. U-shaped (6) and vary its distance with respect to the iron pieces (4) of the magnetic circuit, so that it is possible to control the intensity of the field.

Por lo tanto, en un ejemplo de realización, el aparato comprende medios para variar la distancia en sentido longitudinal entre las piezas de hierro (4) y los imanes permanentes (5) de modo que se logra una variación en el campo magnético generado mediante el control de la separación entre los imanes permanentes (5) y las piezas de hierro (4).Therefore, in an embodiment, the apparatus comprises means to vary the distance in the longitudinal direction between the pieces of iron (4) and the permanent magnets (5) so as to achieve a variation in the magnetic field generated by the control of the separation between the permanent magnets (5) and the iron parts (4).

En la figura 2 se muestra una vista superior del dispositivo donde se han resaltado exclusivamente los componentes del circuito magnético:Figure 2 shows a top view of the device where only the components of the magnetic circuit have been highlighted:

Piezas de hierro (4). Estas piezas de hierro (4) se fabrican con la cara que apunta hacia el portamuestras (2) formando una cavidad (4.1) para la introducción de muestras (9). Más específicamente, las cavidades (4.1) son esféricas de modo que se logre un campo uniforme en la región de medida.Iron pieces (4). These iron parts (4) are manufactured with the face pointing towards the sample holder (2) forming a cavity (4.1) for the introduction of samples (9). More specifically, the cavities (4.1) are spherical so that they achieve a uniform field in the measurement region.

En el ejemplo de realización mostrado las piezas de hierro (4) quedan fijas a la estructura soporte (1) fabricada con el material no magnético.In the exemplary embodiment shown, the iron parts (4) are fixed to the support structure (1) made of the non-magnetic material.

En la figura 2 se ha representado la sección de estas piezas por un plano que corta la pieza por su eje central, de modo que la cavidad (4.1) esférica queda visible.Figure 2 represents the section of these pieces by a plane that cuts the piece along its central axis, so that the spherical cavity (4.1) remains visible.

Los imanes permanentes (5) permiten la generación de campo en el circuito magnético y las piezas en forma de U (6) cierran el circuito magnético, encaminando el flujo de forma circular.The permanent magnets (5) allow the generation of a field in the magnetic circuit and the U-shaped pieces (6) close the magnetic circuit, directing the flow in a circular way.

La figura 4 muestra una vista en perspectiva y una vista lateral esquemática de cada una de las piezas de hierro (4) que se fabrican con el extremo que apunta al portamuestras (2) en forma de semiesfera de modo que se forma una cavidad (4.1) esférica entre el par de piezas de hierro (4).Figure 4 shows a perspective view and a schematic side view of each of the iron pieces (4) that are manufactured with the end pointing to the sample holder (2) in the form of a hemisphere so that a cavity (4.1) is formed. ) spherical between the pair of iron pieces (4).

La figura 5 ilustra la posición de la muestra (9) , las piezas de hierro (4) y los secundarios de medida (8) cuando se realizan las medidas.Figure 5 illustrates the position of the sample (9), the iron parts (4) and the secondaries of measurement (8) when the measurements are made.

En la figura 6 se muestra el portamuestras (2) que se fija a la estructura soporte (1) mediante un eje (10) que permite su giro. El portamuestras (2) comprende al menos una abertura cilíndrica (11) para introducir las muestras (9) a medir que permite introducir las muestras (9) en las regiones de medida mediante movimientos circulares del portamuestras (2). En el ejemplo mostrado el portamuestras (2) es circular y presenta cuatro aberturas cilíndricas (11).Figure 6 shows the sample holder (2) that is fixed to the support structure (1) by means of an axis (10) that allows its rotation. The sample holder (2) comprises at least one cylindrical opening (11) to introduce the samples (9) to be measured, which allows the samples (9) to be introduced into the measurement regions by means of circular movements of the sample holder (2). In the example shown, the sample holder (2) is circular and has four cylindrical openings (11).

El sistema debe ser capaz de medir la imanación de muestras (9) de las dimensiones especificadas y de imanar éstas mediante un circuito magnético pasivo. En las figuras se representa un ejemplo de realización con las siguientes características:The system must be able to measure the magnetization of samples (9) of the specified dimensions and to magnetize these by means of a passive magnetic circuit. The figures show an example of embodiment with the following characteristics:

• Los imanes permanentes (5) del circuito magnético son de NdFeB con un producto BHmax = 38 MGOe de forma cilíndrica con unas dimensiones de 20 mm de largo por 30 mm de diámetro. • The permanent magnets (5) of the magnetic circuit are made of NdFeB with a product BHmax = 38 MGOe of cylindrical shape with dimensions of 20 mm long by 30 mm in diameter.

• Las piezas de hierro (4) están fabricadas con hierro blando de alta permeabilidad. En un ejemplo de realización, las piezas de hierro (4) están fabricadas siguiendo el plano de la figura 4. Por otro lado, la pieza de hierro con forma de U (6), la cual se puede apreciar en la figura 2, presenta dos salientes (6.1) cilíndricos de las mismas dimensiones que los imanes permanentes (5), 20mm de altura por 30mm de diámetro, donde se junta con los imanes permanentes (5). Dichos salientes (6.1) continúan en una platabanda (6.2) con un grosor de 20 mm. Esta platabanda (6.2) presenta dos ranuras roscadas en los laterales que se acoplan a dos varillas roscadas, las cuales permiten el desplazamiento de las piezas de hierro (4) aproximando o alejando el conjunto de los imanes permanentes (5) y la pieza en forma de U (6) a las piezas de hierro (4).• The iron parts (4) are made of soft iron with high permeability. In an example of embodiment, the iron pieces (4) are manufactured following the plane of figure 4. On the other hand, the U-shaped iron piece (6), which can be seen in figure 2, presents two cylindrical projections (6.1) of the same dimensions as the permanent magnets (5), 20mm high by 30mm in diameter, where it meets the permanent magnets (5). Said projections (6.1) continue in a platband (6.2) with a thickness of 20 mm. This plate band (6.2) has two threaded grooves on the sides that are attached to two threaded rods, which allow the displacement of the iron pieces (4) bringing the set of permanent magnets (5) and the shaped piece closer or further away. of U (6) to the pieces of iron (4).

• Para desplazar las piezas de hierro (4) se han empleado cuatro motores (3) paso a paso. Estos motores (3) son capaces de aplicar un par de hasta 15 Nm cada uno manteniendo un consumo de pico bajo gracias a su desmultiplicación. La desmultiplicación de los motores (3) permite también un control de campo muy preciso.• Four stepper motors (3) have been used to move the iron pieces (4). These motors (3) are capable of applying a torque of up to 15 Nm each while maintaining a low peak consumption thanks to their gear ratio. The gear ratio of the motors (3) also allows very precise field control.

• La estructura soporte (1) del susceptómetro se ha fabricado con materiales no magnéticos. Por un lado, la estructura que sujeta los motores (3) se ha fabricado en aluminio. Por otro lado, la estructura central, con una forma rectangular que presenta unas dimensiones de 110mm x 180mm con una profundidad de 30mm está fabricada en PVC y es donde se acoplan los diferentes componentes del susceptómetro, tal y como se aprecia en la figura 1.• The support structure (1) of the susceptometer has been manufactured with non-magnetic materials. On the one hand, the structure that holds the motors (3) has been made of aluminium. On the other hand, the central structure, with a rectangular shape that has dimensions of 110mm x 180mm with a depth of 30mm, is made of PVC and is where the different components of the susceptometer are attached, as can be seen in figure 1.

• El portamuestras (2) se ha fabricado en plástico, con un diámetro total de 118 mm y una profundidad de 20 mm y presenta aberturas cilíndricas (11) de 20 mm de diámetro x 20 mm de alto donde irán alojadas las muestras (9). Las aberturas cilíndricas (11) se encuentran alineadas con las piezas de hierro (4) cilíndricas y con los imanes permanentes (5), de modo que la muestra (9) que se encuentre dentro del portamuestras (2), al desplazar éste, queda completamente dentro de la cavidad esférica (4.1) formada por las piezas de hierro (4). El portamuestras (2) se acopla a la pieza central de PVC de la estructura soporte (1) mediante una varilla de aluminio con unos rodamientos de plástico que permiten el giro del portamuestras (2).• The sample holder (2) has been made of plastic, with a total diameter of 118 mm and a depth of 20 mm and has cylindrical openings (11) of 20 mm in diameter x 20 mm high where the samples will be housed (9). . The cylindrical openings (11) are aligned with the cylindrical iron parts (4) and with the permanent magnets (5), so that the sample (9) that is inside the sample holder (2), when it is moved, remains completely inside the spherical cavity (4.1) formed by the iron pieces (4). The sample holder (2) is attached to the central PVC part of the support structure (1) by means of an aluminum rod with plastic bearings that allow the sample holder (2) to rotate.

• Para girar de forma controlada el portamuestras (2) se ha acoplado una estructura de plástico a la estructura central de PVC, lo cual permite sujetar un motor paso a paso conectado a una correa. La correa hace girar el portamuestas (2) mediante el giro. En este caso el motor (3) paso a paso tiene un requerimiento más laxo respecto al par ya que solo tendrá que mover el portamuestras (2) de plástico con la muestra en su interior.• To rotate the sample holder (2) in a controlled manner, a plastic structure to the central PVC structure, which allows to hold a stepper motor connected to a strap. The belt rotates the sample holder (2) by turning. In this case, the stepper motor (3) has a more lax requirement with respect to torque, since it will only have to move the plastic sample holder (2) with the sample inside.

• Sobre las cavidades (4.1) esféricas de las piezas de hierro (4) se han acoplado unos recubrimientos finos de plástico, que no afectan a la uniformidad del campo en el interior, para permitir arrollar a su alrededor los arrollamiento secundarios (8) que permiten la medida de la imanación de las muestras (9). Estos arrollamientos secundarios (8) están formados cada uno por un conjunto de 100 vueltas de hilo de cobre de 0,1 mm de grosor con un recubrimiento para evitar el contacto. Los cuatro carretes se conectan en serie entre sí, es decir, con el mismo sentido de arrollamiento y las bornas del conjunto se acoplan a un conector coaxial hembra de salida.• On the spherical cavities (4.1) of the iron pieces (4) some thin plastic coatings have been coupled, which do not affect the uniformity of the field inside, to allow the secondary windings (8) that they allow the measurement of the magnetization of the samples (9). These secondary windings (8) are each made up of a set of 100 turns of 0.1 mm thick copper wire with a coating to prevent contact. The four reels are connected in series with each other, that is, with the same winding direction, and the terminals of the set are coupled to a female output coaxial connector.

• En una de las cavidades (4.1) esféricas se ha incluido una pequeña sonda hall de precisión de forma cuadrada de aproximadamente 3mm2 de área y 0,5mm de ancho. Esta sonda permite medir el campo con que se imanan las muestras (9) y, junto con los motores (3), un control preciso del campo de imanación. • El susceptómetro se controla mediante un PC con una interfaz dedicada desarrollada en visual Basic, la cual se comunica con tres microcontroladores, para los cuales se han usado los modelos pic16F887, encargados de controlar los distintos componentes del sistema.• In one of the spherical cavities (4.1), a small square-shaped precision hall probe of approximately 3mm2 area and 0.5mm width has been included. This probe makes it possible to measure the field with which the samples (9) are magnetized and, together with the motors (3), a precise control of the magnetization field. • The susceptometer is controlled by a PC with a dedicated interface developed in Visual Basic, which communicates with three microcontrollers, for which the pic16F887 models have been used, in charge of controlling the different components of the system.

• Por un lado, tiene un microcontrolador encargado del control de los cuatro motores (3), los cuales se alimentan mediante los drivers de potencia L289. • Existe otro microcontrolador encargado de las mediciones de la sonda hall. La salida de la sonda hall se conecta a una placa dedicada que incluye un amplificador de instrumentación y varias etapas de amplificación y acondicionamiento, permitiendo una lectura precisa mediante el microcontrolador.• On the one hand, it has a microcontroller in charge of controlling the four motors (3), which are powered by the L289 power drivers. • There is another microcontroller in charge of the hall probe measurements. The output of the hall probe is connected to a dedicated board that includes an instrumentation amplifier and various amplification and conditioning stages, allowing accurate reading by the microcontroller.

• Por último, el tercer microcontrolador se encarga del movimiento del portamuestras (2), mediante un motor paso a paso alimentado a través de un driver L298, y de la lectura de las medidas provenientes de los arrollamientos secundarios (8), en definitiva, de la medida de imanación de las muestras (9). La salida de los arrollamientos secundarios (8) va conectada a un integrador analógico, el cual continúa con un conjunto de etapas de amplificación y acondicionamiento, permitiendo una lectura precisa de la medida. El integrador permite una medida directa de la imanación de la muestra (9).• Finally, the third microcontroller is in charge of the movement of the sample holder (2), by means of a stepper motor fed through a L298 driver, and of reading the measurements coming from the secondary windings (8), in short, of the magnetization measurement of the samples (9). The output of the secondary windings (8) is connected to an analog integrator, which continues with a set of amplification stages and conditioning, allowing a precise reading of the measure. The integrator allows a direct measurement of the magnetization of the sample (9).

El proceso de medida consta de dos tipos de movimientos:The measurement process consists of two types of movements:

Por un lado, el movimiento de 90 grados, en el cual la muestra (9) parte de la posición superior del portamuestras (2) y se desplaza 90 grados hasta quedar dentro de la cavidad esférica (4.1) donde se imana. Posteriormente se desplaza 90 grados en la dirección opuesta, quedando la muestra (9) de nuevo en la posición inicial. Un integrador integra de forma separada el recorrido de 90 grados introduciendo la muestra (9) y el de 90 grados extrayendo la muestra (9), y posteriormente se calcula la diferencia entre ambos. Esta diferencia es proporcional a la imanación de la muestra (9), y proporciona el doble de señal que uno solo de los movimientos por separado.On the one hand, the 90 degree movement, in which the sample (9) starts from the upper position of the sample holder (2) and moves 90 degrees until it is inside the spherical cavity (4.1) where it is magnetized. Subsequently, it moves 90 degrees in the opposite direction, leaving the sample (9) again in the initial position. An integrator separately integrates the 90 degree path introducing the sample (9) and the 90 degree path extracting the sample (9), and later the difference between them is calculated. This difference is proportional to the magnetization of the sample (9), and provides twice as much signal as one of the movements alone.

Por otro lado, el movimiento de 180 grados. La muestra (9) parte de una de las posiciones laterales, en el interior de una de las cavidades (4.1) esféricas donde queda imanada. Se desplaza el portamuestras (2) 180 grados hasta la cavidad esférica (4.1) opuesta, imanando la muestra (9) con un campo de la misma magnitud, pero de sentido contrario y posteriormente se desplaza de vuelta a la posición inicial. De nuevo se integra de forma separada ambos movimientos, y posteriormente se calcula la diferencia entre ambos. Esta diferencia es proporcional a la imanación de la muestra (9), y proporciona el doble de señal que uno solo de los movimientos por separado. La señal total que proporciona este movimiento es el doble que la que proporciona el movimiento de 90 y, por tanto, permite medir muestras (9) con más sensibilidad.On the other hand, the movement of 180 degrees. The sample (9) starts from one of the lateral positions, inside one of the spherical cavities (4.1) where it remains magnetized. The sample holder (2) is moved 180 degrees to the opposite spherical cavity (4.1), magnetizing the sample (9) with a field of the same magnitude, but in the opposite direction, and then it is moved back to the initial position. Again, both movements are integrated separately, and then the difference between them is calculated. This difference is proportional to the magnetization of the sample (9), and provides twice as much signal as one of the movements alone. The total signal provided by this movement is double that provided by the movement of 90 and, therefore, allows samples (9) to be measured with more sensitivity.

El susceptómetro se calibra con una bobina de geometría cilíndrica y con las dimensiones máximas que las muestras y un número de vueltas conocido. De modo que controlando la corriente a través del arrollamiento se pueden obtener distintos momentos magnéticos conocidos.The susceptometer is calibrated with a coil with a cylindrical geometry and with the maximum dimensions that the samples and a known number of turns. So by controlling the current through the winding, different known magnetic moments can be obtained.

El resultado final es un susceptómetro, que, mediante un circuito pasivo es capaz de imanar las muestras (9) con campos de hasta 0,13 T con una no uniformidad menor al 6% en la región donde se alojan las muestras. El control de campo permite una resolución de 0,05 mT en la variación de campo, con una imprecisión del 1%. El tamaño de las muestras queda limitado a las dimensiones de las aberturas cilíndricas del portamuestras (2), de 20 mm de largo por 20 mm de diámetro, en el ejemplo de realización mostrado.The final result is a susceptometer, which, by means of a passive circuit, is capable of magnetizing the samples (9) with fields of up to 0.13 T with a non-uniformity of less than 6% in the region where the samples are housed. Field control allows a resolution of 0.05 mT in the field variation, with an imprecision of 1%. The size of the samples is limited to the dimensions of the cylindrical openings. of the sample holder (2), 20 mm long by 20 mm in diameter, in the embodiment shown.

Mediante este aparato se ha logrado medir imanaciones de diferentes muestras (9) minerales de prospección, así como muestras de ferrita de concentraciones conocidas preparadas en un laboratorio.Using this device, it has been possible to measure magnetizations of different prospecting mineral samples (9), as well as ferrite samples of known concentrations prepared in a laboratory.

El susceptómetro se caracteriza por ser un sistema pasivo generador de campo magnético uniforme de hasta 0.13T con variaciones máximas de campo magnético inferiores al 6% en un volumen de alrededor de 6000 mmA3, en la cavidad esférica (4.1).The susceptometer is characterized by being a passive system that generates a uniform magnetic field of up to 0.13T with maximum magnetic field variations of less than 6% in a volume of around 6000 mmA3, in the spherical cavity (4.1).

Alternativamente, el susceptómetro se caracteriza por ser un sistema pasivo generador de campo magnético uniforme de hasta 0.13T con variaciones máximas de campo magnético inferiores al 1% en un volumen de 300 mmA3.Alternatively, the susceptometer is characterized by being a passive system that generates a uniform magnetic field of up to 0.13T with maximum magnetic field variations of less than 1% in a volume of 300 mmA3.

El susceptómetro es portable, logrando, mediante el sistema pasivo de generación de campo magnético descrito un consumo reducido, menor de 5 W durante el proceso de medida de las muestras (9). Alternativamente, puede presentar picos de consumo máximos de 25 W cuando se modifica el campo magnético con que se imanan las muestras (9).The susceptometer is portable, achieving, through the described passive magnetic field generation system, reduced consumption, less than 5 W during the sample measurement process (9). Alternatively, it can present maximum consumption peaks of 25 W when the magnetic field with which the samples are magnetized is modified (9).

Teniendo en cuenta todo lo anterior, las aportaciones principales del dispositivo objeto de la invención se basan en que, siendo un equipo portátil:Taking all of the above into account, the main contributions of the device object of the invention are based on the fact that, being a portable device:

• Genera campos magnéticos que permiten trabajar en el rango de [0.032 - 0.13] T• Generates magnetic fields that allow working in the range of [0.032 - 0.13] T

• Tiene un consumo reducido alrededor de los 4W en estático con picos puntuales de 24 W cuando se varía el campo con que se imanan las muestras.• It has a reduced consumption of around 4W in static with punctual peaks of 24 W when the field with which the samples are magnetized is varied.

• Gracias a su bajo consumo, puede ser alimentado con baterías portátiles, lo cual lo hace portátil.• Thanks to its low consumption, it can be powered by portable batteries, which makes it portable.

• Permite la caracterización de muestras de grandes dimensiones (forma cilindrica hasta 20 mm de longitud y 20 mm de diámetro)• Allows the characterization of large samples (cylindrical shape up to 20 mm in length and 20 mm in diameter).

• Las muestras (9) se imanan con campos magnéticos homogéneos en volúmenes grandes (con una desviación <6% en volúmenes de 6000mm3). • The samples (9) are magnetized with homogeneous magnetic fields in large volumes (with a deviation <6% in volumes of 6000mm3).

• Posee una sensibilidad superior a 0,22 emu. • It has a sensitivity greater than 0.22 emu.

Claims (8)

REIVINDICACIONES 1. Aparato para medir la susceptibilidad magnética de muestras (9) minerales, caracterizado porque comprende sendas ramas en forma de U dispuestas simétricas y enfrentadas según una dirección longitudinal del aparato, donde cada una de las ramas en forma de U comprende:1. Apparatus for measuring the magnetic susceptibility of mineral samples (9), characterized in that it comprises two U-shaped branches arranged symmetrically and facing each other according to a longitudinal direction of the apparatus, where each one of the U-shaped branches comprises: - sendas piezas de hierro (4) que comprenden un primer y un segundo extremo longitudinal y configuradas para estar enfrentadas en el primer extremo longitudinal a la muestra (9) mineral,- respective pieces of iron (4) comprising a first and a second longitudinal end and configured to face the mineral sample (9) at the first longitudinal end, - sendos imanes permanentes (5) localizados a continuación de las piezas de hierro (4) según la dirección longitudinal del aparato que comprenden un primer y un segundo extremo longitudinal y que disponen su primer extremo longitudinal enfrentado al segundo extremo longitudinal de las piezas de hierro (4), y- respective permanent magnets (5) located next to the iron pieces (4) according to the longitudinal direction of the apparatus that comprise a first and a second longitudinal end and that have their first longitudinal end facing the second longitudinal end of the iron pieces (4), and - una pieza de hierro en forma de U (6) que comprende una platabanda (6.2) colocada en sentido transversal y sendos salientes (6.1) enfrentados al segundo extremo longitudinal de los imanes permanentes (5),- a U-shaped piece of iron (6) comprising a plate (6.2) placed transversely and two projections (6.1) facing the second longitudinal end of the permanent magnets (5), donde las piezas de hierro (4) comprenden, además, en su primer extremo longitudinal, una cavidad (4.1) para la introducción de las muestras (9), y cuatro arrollamientos secundarios (8) circulares, uno en cada uno de los laterales de las cavidades (4.1) para la medida de la imanación de las muestras (9) a través de la fuerza electromotriz que se induce en ellos debido al movimiento de las muestras (9),where the iron pieces (4) also comprise, at their first longitudinal end, a cavity (4.1) for the introduction of the samples (9), and four circular secondary windings (8), one on each of the sides of the the cavities (4.1) for the measurement of the magnetization of the samples (9) through the electromotive force that is induced in them due to the movement of the samples (9), donde el aparato comprende además un portamuestras (2) localizado entre las piezas de hierro (4) de ambas ramas en forma de U, el portamuestras (2) estando configurado para su giro alrededor de un eje longitudinal del aparato de modo que mediante dicho giro posiciona las muestras (9) longitudinalmente enfrentadas a las piezas de hierro (4), ywhere the apparatus also comprises a sample holder (2) located between the iron pieces (4) of both U-shaped branches, the sample holder (2) being configured to rotate around a longitudinal axis of the apparatus so that by said rotation positions the samples (9) longitudinally facing the pieces of iron (4), and donde el aparato comprende medios para variar la distancia en sentido longitudinal entre las piezas de hierro (4) y los imanes permanentes (5) de modo que se logra una variación en el campo magnético generado mediante el control de la separación entre los imanes permanentes (5) y las piezas de hierro (4).where the apparatus comprises means to vary the distance in the longitudinal direction between the pieces of iron (4) and the permanent magnets (5) so that a variation in the generated magnetic field is achieved by controlling the separation between the permanent magnets ( 5) and the iron pieces (4). 2. Aparato para medir la susceptibilidad magnética de muestras minerales, según la reivindicación 1 caracterizado por que los imanes permanentes (5) son de NdFeB y las piezas de hierro (4) son de hierro blando, conformando un circuito magnético.2. Apparatus for measuring the magnetic susceptibility of mineral samples, according to claim 1, characterized in that the permanent magnets (5) are made of NdFeB and the iron parts (4) are made of soft iron, forming a magnetic circuit. 3. Aparato para medir la susceptibilidad magnética de muestras minerales, según la reivindicación 1, caracterizado por que las cavidades (4.1) para la introducción de las muestras (9) presentan una geometría esférica con lo que se consigue un campo uniforme en su interior.3. Apparatus for measuring the magnetic susceptibility of mineral samples, according to claim 1, characterized in that the cavities (4.1) for the introduction of the samples (9) have a spherical geometry, thereby achieving a uniform field inside. 4. Aparato para medir la susceptibilidad magnética de muestras minerales, según la reivindicación 3, caracterizado por que las cavidades (4.1) presentan unas dimensiones máximas contenidas en una región cilíndrica de hasta 20 mm de longitud y 20 mm de diámetro.4. Apparatus for measuring the magnetic susceptibility of mineral samples, according to claim 3, characterized in that the cavities (4.1) have maximum dimensions contained in a cylindrical region of up to 20 mm in length and 20 mm in diameter. 5. Aparato para medir la susceptibilidad magnética de muestras minerales, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente: - una estructura soporte (1) de material no magnético, las piezas de hierro (4) estando fijadas a dicha estructura soporte (1) y las piezas en forma de U (6) siendo deslizables longitudinalmente respecto a dicha estructura soporte (1), y5. Apparatus for measuring the magnetic susceptibility of mineral samples, according to claim 1, characterized in that it further comprises: - a support structure (1) made of non-magnetic material, the iron pieces (4) being fixed to said support structure (1) and the U-shaped pieces (6) being longitudinally slidable with respect to said support structure (1), and - un motor (3) configurado para desplazar linealmente las piezas en forma de U (6) respecto de la estructura soporte (1), de modo que los imanes permanentes (5) están configurados para acompañar el desplazamiento de las piezas en forma de U (6) y variar su distancia respecto a las piezas de hierro (4).- a motor (3) configured to linearly move the U-shaped pieces (6) with respect to the support structure (1), so that the permanent magnets (5) are configured to accompany the movement of the U-shaped pieces (6) and vary its distance from the pieces of iron (4). 6. Aparato para medir la susceptibilidad magnética de muestras minerales, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una batería portátil para su alimentación.6. Apparatus for measuring the magnetic susceptibility of mineral samples, according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a portable battery for its power supply. 7. Aparato para medir la susceptibilidad magnética de muestras minerales, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el portamuestras (2) comprende al menos una abertura cilindrica (11) para la introducción de las muestras (9) a medir. 7. Apparatus for measuring the magnetic susceptibility of mineral samples, according to any one of the preceding claims, characterized in that the sample holder (2) comprises at least one cylindrical opening (11) for the introduction of the samples (9) to be measured. 8. Aparato para medir la susceptibilidad magnética de muestras minerales, según la reivindicación 7, caracterizado porque el portamuestras (2) es circular y comprende cuatro aberturas cilíndricas (11). 8. Apparatus for measuring the magnetic susceptibility of mineral samples, according to claim 7, characterized in that the sample holder (2) is circular and comprises four cylindrical openings (11).
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