RU2361195C1 - Способ измерения намагниченности магнитной жидкости - Google Patents
Способ измерения намагниченности магнитной жидкости Download PDFInfo
- Publication number
- RU2361195C1 RU2361195C1 RU2008100756/28A RU2008100756A RU2361195C1 RU 2361195 C1 RU2361195 C1 RU 2361195C1 RU 2008100756/28 A RU2008100756/28 A RU 2008100756/28A RU 2008100756 A RU2008100756 A RU 2008100756A RU 2361195 C1 RU2361195 C1 RU 2361195C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- sample
- field
- measuring
- cylinder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
Использование: для измерения намагниченности магнитной жидкости. Сущность: используют образцы, имеющие форму цилиндра и шара, измеряют напряженности постоянного поля H1 при образце в виде цилиндра и Н2 при образце в виде шара, при которых возникают максимальные амплитуды сигналов ЯМР от этих образцов магнитной жидкости, и вычисляют намагниченность J по формуле J=3(H2-H1), если ось цилиндра параллельна вектору напряженности поля Н, или по формуле J=6(H1-H2), если ось цилиндра перпендикулярна вектору напряженности поля Н. Технический результат: повышение точности измерения стационарной намагниченности магнитной жидкости. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области магнитных измерений, а именно к способам измерения намагниченности коллоидных парамагнитных растворов (магнитных жидкостей) с использованием метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР), и может быть использовано для контроля качества магнитных жидкостей при их производстве и в процессе их эксплуатации.
Известен способ измерения намагниченности вещества путем помещения его в неоднородное постоянное во времени магнитной поле, измерения действующей на него силы F и определения намагниченности по формуле
где S - площадь поперечного сечения образца магнитной жидкости, В - максимальная индукция магнитного поля внутри вещества [Чичерников В.И., Магнитные измерения. М., 1963, стр.91].
Недостаток метода в случае магнитных жидкостей в том, что намагниченность J магнитной жидкости зависит от магнитной индукции В, а внутри жидкости В зависит от J, поэтому в неоднородном магнитном поле связь значения J и силы F сложная. Другой недостаток - большой объем образца. Кроме того, на результаты измерений влияет магнитофорез.
Наиболее близким к заявляемому (прототипом) является способ измерения намагниченности магнитной жидкости путем ее помещения в однородное постоянное во времени магнитное поле с напряженностью Н и переменное магнитное поле с постоянной частотой f, измерении ЭДС электромагнитной индукции, определении магнитной проницаемости жидкости µ, магнитной восприимчивости жидкости χ=µ-1 и определении намагниченности по формуле J=χН [Майоров М.И., Диканский Ю.Ц. Магнитная гидродинамика, 1982, №3 с.33, Майоров М.М. Магнитная гидродинамика, 1979, №2, с.21]. Недостаток метода в том, что в магнитной жидкости J зависит от частоты f, поэтому для определения стационарного значения J при f=0 требуется экстраполяция, что отрицательно сказывается на точности измерения. Другой недостаток - большой объем образца, который требует экономических затрат.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности измерения стационарной намагниченности магнитной жидкости и экономичности способа.
Поставленная задача достигается тем, что в способе измерения намагниченности магнитной жидкости путем помещения ее в сильное постоянное однородное магнитное поле, напряженность которого Н можно менять, и переменное слабое магнитное поле с постоянной частотой согласно изобретению используют образцы, имеющие форму цилиндра и шара, измеряют напряженности постоянного поля Н1 при образце в виде цилиндра и Н2 образце в виде шара, при которых возникают максимальные амплитуды сигналов ЯМР от этих образцов магнитной жидкости, и вычисляют намагниченность J по формуле J=3(H2-H1), если ось цилиндра параллельна вектору напряженности поля Н, или по формуле J=6(H1-H2), если ось цилиндра перпендикулярна вектору напряженности поля Н.
Предлагаемый способ позволяет избежать недостатков, присущих известным способам измерения намагниченной магнитной жидкости, и повысить точность измерения и экономичность способа.
Заявляемый способ является новым, обладает изобретательским уровнем и промышленно применим.
Для регистрации сигнала ЯМР образец магнитной жидкости объемом около 0,1 мл помещают в датчик спектрометра ЯМР, где имеется постоянное однородное магнитное поле с напряженностью Н, которое можно менять при помощи развертки, и переменное магнитное поле с постоянной частотой f0 в радиодиапазоне. При нахождении магнитной жидкости во внешнем поле с напряженностью Н напряженность магнитного поля Н0 внутри нее отличается от Н [Берковский Б.М., Медведев В.Ф., Краков М.С. Магнитные жидкости. М.: Химия, 1989, с.35, Блум Э.Я., Майоров М.М., Цеберс А.О. Магнитные жидкости. Рига: Зинатне, 1989, с.177, Арнольд P.P. Расчет и проектирование магнитных систем с постоянными магнитами. М.: Энергия, 1969, с.12]:
где λ - константа эффективного поля, N - размагничивающий фактор, зависящий от формы образца, J - намагниченность.
Максимум сигнала ЯМР при любых формах образца и намагниченностях получается при условии где γ - гиромагнитное отношение ядер (у протонов ), то есть при одном и том же значении Н0, определяемом рабочей частотой спектрометра f0. Следовательно, при образцах разной формы максимум сигнала ЯМР у одной и той же жидкости будет получаться при разных значениях напряженности внешнего поля Н. Если образец жидкости имеет форму цилиндра с осью, ориентированной параллельно вектору напряженности внешнего поля Н, то N=0 [Арнольд P.P. Расчет и проектирование магнитных систем с постоянными магнитами. М.: Энергия, 1969, с.16]. Подставив это значение в (1), получаем напряженность Н=Н1, при которой сигнал ЯМР имеет максимум в случае образца в виде цилиндра с осью, параллельной вектору напряженности поля:
Если образец жидкости имеет форму шара, то [Арнольд P.P. Расчет и проектирование магнитных систем с постоянными магнитами. М.: Энергия, 1969, с.16]. Подставив это значение N в (1), получаем напряженность Н=Н2, при которой сигнал ЯМР имеет максимум в случае образца в виде шара:
Из выражений (2) и (3) видно, что, определив разницу H1-H2, можно найти намагниченность жидкости
Располагать ось цилиндрического образца параллельно напряженности поля Н удобно в ЯМР спектрометрах, где поле Н создается соленоидом или катушкой. Если поле Н создается магнитом, то цилиндрический образец удобнее располагать с осью, перпендикулярной вектору напряженности Н. При этом [Арнольд P.P. Расчет и проектирование магнитных систем с постоянными магнитами. М.: Энергия, 1969, с.16]. Подставив в (1), находим значение напряженности внешнего поля
Н=Н1 в случае цилиндрического образца с осью, перпендикулярной вектору напряженности Н:
Для образца в виде шара в этом случае остается справедливой формула (3). Из выражений (3) и (5) видно, что при цилиндрическом образце с осью, перпендикулярной вектору напряженности Н:
Примеры реализации заявляемого способа
Пример 1: Практическая реализация предлагаемого способа измерения намагниченности магнитной жидкости с цилиндрическим образцом с осью, параллельной вектору напряженности поля Н, была осуществлена с использованием ЯМР-спектрометра С-200 фирмы Bruker с источником поля в виде сверхпроводящего соленоида и рабочей частотой f0=200 МГц. На фиг.1 и 2 приведены огибающие сигналов ЯМР для магнитной жидкости с объемной концентрацией магнетита См=0.27 об.%, полученные с цилиндрическим (фиг.1) и в виде шара (фиг.2) образцами. Цифры на оси абсцисс указывают в единицах ppm отличие напряженностей поля спектрометра Н от известной напряженности поля Н0, при которой максимален сигнал ЯМР чистого растворителя (воды). Единица ppm - миллионная доля поля то есть На фиг.1 и 2 видно, что Следовательно,
Пример 2: Реализация способа с цилиндрическим образцом с осью, перпендикулярной вектору напряженности поля Н, была осуществлена на спектрометре JNM-80 фирмы JE01 с источником поля в виде электромагнита с железным ярмом и рабочей частотой f0=40 МГц. При этом для магнитной жидкости с объемной концентрацией магнетита См=0,11 об.% была получена разница полей Следовательно,
Для оценки адекватности полученных в приведенных примерах 1, 2 экспериментальных результатов можно использовать теоретическое расчетное выражение
См - объемная концентрация твердой фазы в магнитной жидкости,
Рм - содержание магнитной составляющей в твердой фазе.
Считается, что значение Рм близко к 0,67 [Берковский Б.М., Медведев В.Ф., Краков М.С. Магнитные жидкости. М.: Химия, 1989, с.54]. При этом при расчете по формуле (7) для См=0,27 об.% получается
а при См=0,11 об.% получается Отклонение расчетных данных и измеренных в примерах 1, 2 значений J можно объяснить неточностью расчета J по формуле (7), вызванной неопределенностью Рм.
Предлагаемый способ измерения намагниченности магнитной жидкости J можно применить для нахождения Рм по формуле с определением J по формулам (4) и (6).
Таким образом, заявляемый способ измерения позволяет определять намагниченность магнитной жидкости с большей точностью, чем известные способы, и с меньшей затратой магнитной жидкости, то есть более экономичным методом.
Claims (1)
- Способ измерения намагниченности магнитной жидкости путем помещения образца из нее в сильное постоянное однородное магнитное поле, напряженность которого Н можно менять, и переменное слабое магнитное поле с постоянной частотой, отличающийся тем, что используют образцы, имеющие форму цилиндра и шара, измеряют напряженности постоянного поля H1 при образце в виде цилиндра и
Н2 при образце в виде шара, при которых возникают максимальные амплитуды сигналов ЯМР от этих образцов магнитной жидкости, и вычисляют намагниченность J по формуле J=3(H2-H1), если ось цилиндра параллельна вектору напряженности поля Н, или по формуле J=6(H1-H2), если ось цилиндра перпендикулярна вектору напряженности поля Н.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008100756/28A RU2361195C1 (ru) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Способ измерения намагниченности магнитной жидкости |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008100756/28A RU2361195C1 (ru) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Способ измерения намагниченности магнитной жидкости |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2361195C1 true RU2361195C1 (ru) | 2009-07-10 |
Family
ID=41045850
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008100756/28A RU2361195C1 (ru) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Способ измерения намагниченности магнитной жидкости |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2361195C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2617723C2 (ru) * | 2015-10-07 | 2017-04-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Способ определения намагниченности вещества |
RU2625147C1 (ru) * | 2016-01-25 | 2017-07-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Способ измерения намагниченности магнитной жидкости |
RU2739730C1 (ru) * | 2019-10-24 | 2020-12-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Способ измерения намагниченности вещества методом ядерного магнитного резонанса |
-
2008
- 2008-01-09 RU RU2008100756/28A patent/RU2361195C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
МАЙОРОВ М.И, ДИКАНСКИЙ Ю.Ц., МАГНИТНАЯ ГИДРОДИНАМИКА, 1982, №3, с.33. МАЙОРОВ М.М., МАГНИТНАЯ ГИДРОДИНАМИКА, 1979, №2, с.21. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2617723C2 (ru) * | 2015-10-07 | 2017-04-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Способ определения намагниченности вещества |
RU2625147C1 (ru) * | 2016-01-25 | 2017-07-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Способ измерения намагниченности магнитной жидкости |
RU2739730C1 (ru) * | 2019-10-24 | 2020-12-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Способ измерения намагниченности вещества методом ядерного магнитного резонанса |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Davydov et al. | A nondestructive method for express testing of condensed media in ecological monitoring | |
Blümich et al. | Simple NMR‐mouse with a bar magnet | |
US5532593A (en) | Nuclear magnetic resonance imaging rheometer | |
US10197564B2 (en) | Nuclear magnetic resonance apparatus and methods | |
US9964501B2 (en) | Nuclear magnetic resonance apparatus and methods | |
CN114002258A (zh) | 利用动态核极化增强建立时间的快速测量二维弛豫的方法 | |
Kock et al. | Rapid and simultaneous relaxometric methods to study paramagnetic ion complexes in solution: An alternative to spectrophotometry | |
RU2361195C1 (ru) | Способ измерения намагниченности магнитной жидкости | |
Muller et al. | Proton nuclear magnetic resonance relaxometry | |
US9817094B2 (en) | Nuclear magnetic resonance apparatus and methods | |
US9551773B2 (en) | Isolating active electron spin signals in EPR | |
US6700372B2 (en) | Method for generating measurement signals in magnetic fields | |
Casieri et al. | Self-diffusion coefficient by single-sided NMR | |
US10094897B2 (en) | Nuclear magnetic resonance apparatus and methods | |
US20160025825A1 (en) | Nuclear magnetic resonance apparatus and methods | |
CN113932939B (zh) | 基于扫场法的铁磁共振测温方法 | |
RU2617723C2 (ru) | Способ определения намагниченности вещества | |
Perlo | Magnets and coils for single-sided nmr | |
EP3951417B1 (en) | Nmr-sensor with a v-shaped sample space for analysis of liquids | |
CN114002257A (zh) | 利用动态核极化增强退极化时间的快速测量二维弛豫的方法 | |
RU2739730C1 (ru) | Способ измерения намагниченности вещества методом ядерного магнитного резонанса | |
RU2010125470A (ru) | Способ измерения деформации и устройство для его осуществления | |
Martin et al. | Improved NMR magnetometer for weak fields | |
RU2298202C1 (ru) | Способ измерения напряженности магнитного поля | |
CN108254588B (zh) | 核磁共振测量流体流速的方法与装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140110 |