SU1420494A1

SU1420494A1 - Способ измерени магнитной восприимчивости слабомагнитных материалов

Info

Publication number: SU1420494A1
Application number: SU864067449A
Authority: SU
Inventors: Владимир Владимирович Сухой; Николай Васильевич Таряник; Аркадий Яковлевич Лаптиенко; Виктор Васильевич Шапаренко
Original assignee: Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Донецкого Физико-Технического Института Ан Усср
Priority date: 1986-05-12
Filing date: 1986-05-12
Publication date: 1988-08-30

Abstract

Изобретение относитс к технике измерен™ магнитных свойств материалов : позвол ет с высокой точностью измер ть магнитную восприимчивость как жидких, так и твердых веществ, в том числе электропровод щих. Цель изобретени - новьппение точности измерений . Дл этого исследуемый образец выполн ют в врще полого цил ндра и размещают снаружи симметрично относительно датчика ЯМР-магнитометра. При этом длина и наружный диаметр ци- линдра, приведенные к его внутреннему диаметру, св заны соотношением J - о - (( / , где у5 - приведенна длина цилиндра, ai. - приведенный наружный диаметр цилиндра. 1 ил. с (Л

Description

ю

со

Изобретение относитс к технике магнитных измерений и может быть использовано дл измерени статической магнитной восприимчивости мате- риалов в сильных магнитных пол х в широком диапазоне температур с высо кой степенью точности.

Цель изобретени - повышение- точ- : ности измерений магнитной восприимчи- ; вести за счет сохранени однороднос- :ти пол ризующего пол „

На чертеже схематически изображена устройство дл реализации способа

Устройство дл измерени магнитной восприимчивости слабомагнитных материалов содержит криостат 1 с размещенным в нем сверхпровод щим соленоидом 2 , обмотка которого выполнена с корректирующим наружным пазом 3, магнитометр дерного магнитного резонанса (ЯМР), включающий зонд и регистрирующий прибор. Зонд содержит жесткий коаксиал, выполненный, например , в виде отрезка металлической трубы 4 и центрального проводника 5, :и датчик ЯМР, включающий высокочастотную катушку 6, электрически соеди- :ненную с жестким коаксиалом, катушку 7 модул ции, ампулу 8 со спинсодержащим веществом, размещенную внутри высокочастотной катушки. Зонд через разъем (не показан) электрически соединен с генератором и регистрирую- щим прибором, конструктивно объеди- неннь1м в один блок 9. Исследуемый образец 10 выполнен в виде полого цилиндра из слабомагнитного материала и закреплен на штанге 11 с возмо к- ностью перемещени вдоль и снаружи зонда. Зонд и штаига 11 герметично установлены в горловине криостата 1 с помощью уплотнени 12. Исследуе- мьш образец 10 в виде полого ци- линдра выполнен определенных размеров , а именно приведенные к внутреннему диаметру длина цилиндра и его нар1 жнЕ)1Й диаметр св заны соотношением .

о(/

с/Ь

(1)

длина цилиндра;

внутренний диаметр цилиндра, 55 нарулшый диаметр цилиндра;

приведенна длина цилиндра;

приведенный наружный диаметр цилиндра.

Датчик ЯМР магнитометра установлен симметрично продольной оси соленоида 2 внутри исследуемого образца 10. .

Способ осуществл ют .следзтощим образом .

После захолаживани и заливки в криостат 1 жидкого гели подают ток от ..внешнего источника питани (не показан) в соленоид 2, возбужда высокооднородное магнитное поле, что достигаетс за сче.т выполнени в обмотке соленоида корректирующего элемента , наприьгер наружного паза 3, а также использованием дополнительных компенсирующих обмоток. После достижени заданного значени индукции магнитного пол соленоид 2 закорачивают сверхпровод щим ключом, источник питани отключают, а соленоид 2 перевод т в режим замороженного магнитного пол с высокой стабильностью во времени. Зонд магнитометра ЯМР помещают в соленоид 2 так, чтобы высокочастотна катушка 6 с ампулой 8 со спинсодержащим веществом , датчика располагалась в централь- lioii однородной зоне магнитного пол . Затем измер ют резонансную частоту f сигнал. ЖР от сшш со держащего - вещества. Резонансна частота сигнала ЯМР f св зана с магнитным полем - Н соотношением

f f. Н,

(2)

где - гидромагнитное отношение вещества , I .

В виду того, что однородность магнитного пол соленоида 2 высока и составл ет, например 10 -10 в объеме ампулы, точность измерени частоты (пол ) также будет высокой. Затем в соленоид 2 с помощью штанги 11 снаружи и симметрично ампуле 8 дат- чика ЯМР устанавливают исследуемый образец 10 из слабомагнитного материала . Образец 10 выполнен в виде полого цилиндра, геометрические размеры которого св заны соотношением (1). Под действием магнитного пол . соленоида 2 образец 10 однрродно намагничиваетс в силу того, что магнитное поле соленоида одаородное в области размещени образца Намагниченный образец 10 создает собственное дополнительное магнитное пиле ДН, в результате чего резс н анс- на частота сигнала ЯМР измен етс

3

и становитс равной котора соответствует полю Н -дН.

Изменение магнитного пол наДН вызывает изменение резонансной часто ты н-а

&f )-Д Н

(3)

с другой стороны, изменение магнитного пол за счет намагниченности образца равно

Н ХН.Р.

р

где Jf - магнитна восприимчивость, Н - магнитное поле соленоида

Рд - фактор формы образца.

Из уравнений (3) и (4) определ ют магнитную восприимчивость

- У - ДН , 1, .

и .р f- F -

0 . ff 0

Распределение магнитного пол намагниченности внутри полого цилиндра описываетс выражением

H(r,()/A.jF, U,) + +7(,jb)P. (cosб) (-1)2 +

i.cl

rJ

+ Р(Ч,ДР„(соз0)()

где j/k-v намагниченность; P (cosff) - полиномы Лежанура, описывающие зависимость членов разложени р да от пол рного угла 0 j

F Ы А-) УГУ-З, /(4Азу)-1.

4 V 8 (1 + ,1)1)9/2 ;(г+ г-)9/г j,

u,

f74y НТ

-

1

2 1 (

)f Z

420494

Однородность ПОЛЯ на {агниченности образца определ етс членами F (а( ,jb), F((,) и т.д., при этом

5F.(c/,/) F U,j) F.U,yi) .

Образец, выполненный в виде полого цилиндра с приведенными размерами с и , удовлетвор ющими соотношению

to (1), создает однородное магнитное поле в силу того, что наибольший по аб- сол отной величине член разложени F2 ()0« Улучшение однородности пол приводит к повышению точности

15 измерени частоты и, следов атель- но, к повышению точности измерени магнитной восприимчивости, особенно материалов со слабор намагниченностью .

Claims

20 Формула изобретени

Способ измерени магнитной вос- приимч ивости слабомагнитных материалов , заключающийс в том, что датчик . ЯМР с эталонным образом и исслёдуе25 мьй образец помещают в зону однородного магнитного пол сверхпровод щего соленоида симметрично продольной- его оси, измер ют резонансные час- тоты сигналов ЖР эталона и иссле30 дуемого образца, по которым суд т о магнитной восприимчивости образца, отличающийс тем, что, . с целью повьш1ени точности измерений за счет сохранени однородности пол ризующего пол , исследуемый обра-

35

зец выполн ют в виде- полого цилиндра , длина 1, наружный диаметр D и внутренний диаметр «i. , которогЬ св заны соотношением

40

./. .1.,

45

где 7Ь 1/d; .

( D/d, ,

а датчик ЯМР располагают в полости .исследуемого образца.