SU1000874A1 - Способ управлени пол ризующим магнитным полем в спектрометрической аппаратуре и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при построении управляемых источников поляризующего магнитного поля на основе постоянных магнитов, в частности для спектрометров элект- ⁵ ройного парамагнитного резонанса (ЭПР) ,· ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и других аналогичных устройств, работающих в широком диа- _J(J пазоне магнитных полей.

Известны способы и устройства для управления поляризующим магнитным полем, в которых величина поляризующего магнитного поля регулирует- ₁₅ ся либо сменой полюсных наконечников, магнитов, либо наложением дополнительного магнитного поля, создаваемого с помощью вспомогательных ‘ катушек U ]. 20

Недостатками указанных способов . и устройств являются недостаточный диапазон регулирования величины маг-, нитного поля, связанный с размерами полюсных наконечников, и недостаточная стабильность магнитного поля в случае использования вспомогательных катушек.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ управления поляризующим магнитным полем в спектрометрической аппаратуре, основанный на измерении магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом в рабочем зазоре магнитопровода, и устройство для его осуществления, содержащее постоянный магнит, включенный в магнитопровод с рабочим зазором. В указанных способе и устройстве магнитопровод выполнен из магнитомягкого материала, причем один из участков магнитопровода выполнен с диамагнитной вставкой, около которой перемещается гильза из магнитомягкого материала. Перемещая гильзу вдоль диамагнитной вставки, можно изменять величину магнитного поля в рабочем зазоре магнитопровода С?. X

Недостатком известных способа и устройства для его реализации является относительно небольшой рабочий диапазон регулирования величины магнитного поля, связанный с >$>нечной величиной магнитного сопротивления шунтирующей гильзы.

Цель изобретения - увеличение рабочего диапазона регулирования величины магнитного поля.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления поляризующим магнитным полем в спектрометрической аппаратуре, основанному на изменении магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом в рабочем зазоре магнитопровода, постоянный топровода 2 с рабочим зазором 3 без нарушения магнитной цепи, причем в положении, соответствующем максимальному полю, постоянный магнит 1 включен последовательно в магнитопровод 2 с рабочим зазором 3, а в положении, соответствующем минимальному полю, закорочен на корпус неподвижной части магнитопровода 2.

Управление поляризующим магнитным полем осуществляется следующим образом.

В исходном, положении (см. фиг.1, 3 и 5) магнитный поток, создаваемый постоянным магнитом 1, концентрируется с помощью магнитопровода 2 в рабочем зазоре 3. В этом случае магнит перемещают относительно магнитопровода с рабочим зазором без разрыва магнитной цепи.

Для получения максимальных магнитных полей постоянный магнит включают в магнитную цепь последовательно с рабочим,зазором,а для получения минимальных полей - в режим короткого замыкания по магнитной цепи.

В устройстве, содержащем постоянный магнит, включенный Bi магнитопровод с рабочим зазором, магнитопровод выполнен составным, причем участок магнитопровода, содержащий плоский постоянный магнит, закрепленный между двумя отрезками магнитопровода, размещенными на одной оси с магнитом, выпбЬнен с возможностью перемещения относительно неподвижного участка магнитопровода с рабочим зазором без нарушения магнитной цепи.

На фиг. 1-6 представлено устройство для управления поляризующим магнитным полем fe спектрометрической аппаратуре, реализующее предлагаемый способ, три схемы выполнены в двух крайних положениях регулирования, соответствующих максимальному значению поляризующего магнитного поля (фиг. 1,3 и 5) и минимальному значению (фиг. 2, 4 и 6).

Управляемый источник поляризующего магнитного поля содержит постоянный магнит 1, включенный в магнитопровод 2 с рабочим зазором 3, участок магнитопровода, содержащий плоский постоянный магнит 1, закрепленный между двумя отрезками 4 и 5 магнитопровода, размещенными на одной оси с магнитом 1, выполнен с возможностью поступательного перемещения относительно неподвижного магни достигается максимальное значение индукции поляризующего магнитного поля, тек как постоянный магнит 1, магнитопровод 2 и рабочий зазор 3 оказываются включенными последовательно .

При перемещении подвижного участка магнитопровода, содержащего постоянный магнит 1 и два отрезка 4 и 5 магнитопровода, относительно неподвижного участка магнитопровода .2 магнитный поток, .создаваемый постоянным магнитом 1 , постепенно выключается из магнитной цепи, содержащей рабочий зазор 3. Одновременно изменяется ориг цитация полюсов постоянного магнита 1 относительно оси неподвижного магнитопровода 2. При этом постоянный магнит постепенно переводится в режим короткого замыкания путем закорачивания магнитного потока на корпус неподвижной части магнитопровода. Такое положение (см. фиг. 2,4 и 6) постоянного магнита 1 соответствует минимальной величине индукции магнитного поля в рабочем зазоре 3Предлагаемое техническое решение реализовано в виде источника поляризующего магнитного поля для малогабаритного спектрометра ЭПР с использованием постоянных магнитов КС-37 (на основе SmCog). Источник обеспечивает перестройку магнитного поля в диапазоне 100-7000 Гс в рабочем зазоре 1? мм..

Предлагаемый способ управления поляризующим магнитным полем и устройство, реализующее предлагаемый способ, по отношению к известным обеспечивает более широкий диапазон перестройки магнитных полей в области малых значений, так как постоян1000874 ный магнит и шунтирующий участок магнитопровода в области минимальных значений магнитного поля располагается вне магнитной цепи с рабочим зазором. Конечное магнитное сопро- 5 тивление магнитопровода с рабочим зазором не оказывает шунтирующего действия на закорачивающий участок неподвижной цепи магйитопровода. Это позволяет получать практически нулевые значения индукции поляризующего магнитного поля (без учета остаточной намагниченности самого магнитопровода).· При этом снижаются требования к величине магнитной проницаемости шунтирующей части магнитопровода, так как в предлагаемом, техническом решении несущественно соотношение .магнитного·сопротивления шунтирующей части магнитопровбда и магнитопровода с рабочим зазором.

2. Способ по π. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что для получения . максимальных магнитных полей постоянный магнит включают в магнитную цепь последовательно с рабочим зазором, а для получения минимальных полей в режим короткого замыкания по магнитной цепи. ’

3. Устройство для управления поляризующим магнитным полем в спектрометрической аппаратуре,'содержащее постоянный магнит, включенный в магнитопровод с рабочим зазором, отличающееся тем, что магнитопровод выполнен составным, причем участок магнитопровода, содержащий плоский постоянный магнит, закреп· ленный между двумя отрезками магнитопровода , размещенными на одной оси с магнитом, выполнен с возможностью перемещения относительно непод-

Claims (2)

1. Недостатком известных способа и устройства дл  его реализации  вл етс  относительно небольшой рабочий диапазон регулировани  величины магнитного пол , св занный с 1|рнечнрй величиной магнитного сопротивлени  шунтирующей гильзы. Цель изобретени  - увеличение рабочего диапазона регулировани  величийы магнитного пол . Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу управлени  пол  ризующим магнитным полем в спектрометрической аппаратуре, основанному на изменении магнитного потока, создаваемого посто нным магнитом в рабо чем зазоре магнитопровода, посто нны магнит перемещают относительно магни топровода с рабочим зазором без разрыва магнитной цепи. Дл  получени  максимальных магнит ных полей посто нный магнит включают Ё магнитную цепь последовательно с рабочим,зазором,а дл  получени  мини мальных полей - в режим короткого за мыкани  по магнитной цепи. В устройстве, содержащем посто нный магнит, включенный В магнитопровод с рабочим зазором, магнитопровод выполнен составным, причем участок магнитопровода, содержащий плоский посто нный магнит, закрепленный межДУ двум  отрезками магнитопровода, размещенными на одной оси с магнитом с возможностью перемещени  относительно неподвижного участка магнитопровода с рабочим зазором без нарушени  магнитной цепи. На фиг. 1-6 представлено устройство дл  управлени  пол ризующим магнитным полем ё спектрометрической аппаратуре, реализующее предл гаемый способ, три схемы выполнены в двух крайних положени х регулирова ни , соответствующих максимальному значению пол ризующего магнитного пол  (фиг. 1,3 и ) и минимальному значению (фиг. 2, и 6). Управл емый источник пол ризующего магнитного пол  содержит посто нный магнит 1, включенный в магнитопровод 2 с рабочим зазором 3, участок магнитопровода, содержащий .плоский посто нный магнит 1, закрепленный между двум  отрезками и 5 магнитопровода,размещенными на одно оси с магнитом 1, выполнен с воз .можностью поступательного перемещени  относительно неподвижного магни1 топровода 2 с рабочим зазором 3 без нарушени  магнитной цепи, причем в положении, соответствующем максимальному полю, посто нный магнит 1 включен последовательно в магнитопровод 2 с рабочим зазором 3, а в положении, соответствующем минимальному полю, закорочен на корпус неподвижной части магнитопровода 2. Управление пол ризующим магнитным полем осуществл етс  следующим образом. В исходном, положении (см. фиг.. 1, 3 и 5) магнитный поток, создаваемый посто нным магнитом 1, концентрируетс  с помощью магнитопровода 2 в рабочем зазоре 3. В этом случае достигаетс  максимальное значение индукции пол ризующего магнитного пол , тек как посто нный магнит 1, магнитопровод 2 и рабочий зазор 3 оказываютс  включенными последовательно . При перемещении подвижного участка магнитопровода, содержащего посто нный магнит 1 и два отрезка 4 и 5 магнитопровода, относительно неподвижного участка магнитопровода .2 магнитный поток, .создаваемый-посто нным магнитом 1 , постепенно выключаетс  из магнитной цепи, содержащей рабочий зазор 3. Одновременно измен етс  ориг рнтаци  полюсов посто нного магнита 1 относительно оси неподвижного магнитопровода 2. При этом посто нный магнит постепенно переводитс  в режим короткого замыкани  путем закорачивани  магнитного потока на корпус неподвижной части магнитопровода . Такое положение (см. фиг. 2,4 и 6) посто нного магнита 1 соответствует минимальной величине индукции магнитного пол  в рабочем зазоре 3. Предлагаемое техническое решение реализовано в виде источника пол ризующего магнитного пол  дл  малогабаритного спектрометра ЭПР с использованием посто нных магнитов КС-37 (на основе SmCog). Источник обеспечивает перестройку магнитного пол  в диапазоне 100-7000 Гс в рабочем зазоре 17 мм.. Предлагаемый способ управлени  пол ризующим магнитным полем и устройство , реализующее предлагаемый способ, по отношению к известным обеспечивает более широкий диапазон перестройки магнитных полей в области малых значений, так как посто н5-1 ный магнит и шунтирующий участок магнитопровода в области минимальных значений магнитного пол  распола гаетс  вне магнитной цепи с рабочим зазором. Конечное магнитное сопротивление магнитопровода с рабочим за зором не оказывает шунтирующего действи  на закорачивающий участок непо вижной цепи магйитопровода. Это позвол ет получать практически нулевые значени  индукции пол ризующего магнитного пол  (без учета остаточной намагниченности самого магнитопровода ).. При:этом снижаютс  требовани  к .величине магнитной проницаемости шунтирующей части магнитопровода , так как в предлагаемом, техническом решении несущественно соотношение .магнитного- сопротивлени   шун тирующей части магнитопровода и магнитопровода с рабочим зазором. Формула изобретени  1. Способ управлени  пол ризующим магнитным полем в спектрометрической аппаратуре, основанный на измене нии магнитного потока, создаваемого посто нным магнитом в рабочем зазоре магнитопровода, о т л и ч а ю щ и и с-  тем, 4TOJ с целью увеличени  рабочего диапазона регулировани  величины магнитного пол , посто нный магнит перемещают относительно магнитопровода с рабочим зазором без разрыва магнитнойцепи. 7 2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что дл  получени  максимальных магнитных полей посто нный магнит включают в магнитную цепь последовательно с рабочим зазором а дл  получени  минимальных полей в режим короткого замыкани  по магнитной цепи. 3.Устройство дл  управлени  пол ризующим магнитным полем в спектрометрической аппаратуре,«содержащее посто нный магнит, включенный в магнитопровод с рабочим зазором, отличающеес  тем, что магнитопроврд выполнен составным, причем участок магнитопровода, содержащий плоский посто нный магнит, закреп ленный между двум  отрезками магнитопровода , размещенными на одной оси с магнитом, выполнен с возможностью перемещени  относительно неподвижного участка магнитопровода с рабочим зазором без нарушени  магнитной цепи. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Марон Р. С.,Позн к А. Л., Шушкевич . С. Аппаратура дл  исследо- вани  электронного парамагнитного резонанса. Л., Энерги , 1968, с. 93-96.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 823995, кл. G 01 N2V10, 1980 (прототип).