SU1649399A1 - Источник пол ризующего магнитного пол дл радиоспектрометрической аппаратуры - Google Patents

Description

1

(21)4484769/25

(22)20.09.88

(46) 15.05.91. Бюл. № 18

(71)Белорусский государственный университет им. В.И.Ленина

(72)В.А.Коробов, В.Н.Линев и В.А.Муравский

(53) 538.153 (088.8)

(56)Карасик В.Р. Физика и техника сильных магнитных полей. М«: Наука, 1964, с. 54.

Электромагниты ER070, ER071, ER073, ER077. Проспект фирмы Брукер на спектрометры ЭПР серки ER, 1982,

(54) ИСТОЧНИК ПОЛЯРИЗУЮЩЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ДЛЯ РАДИОСПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ

(57)Изобретение относитс  к технической физике и может быть использовано при создании источников пол ризующего магнитного пол  с высокой однородностью дл  спектрометров магнитного резонанса. Целью  вл етс  увеличение размера рабочей области. В данном источнике пол ризующего магнитного пол  намагничивающие катушки формируют в  рме и полюсах магнита магнитный поток, распределение которого в полюса-х корректируетс  магнитными шиммами, расположенными в области сопр жени  полюсов с  рмом и выполненными в виде осесимметричных выемок. Однородное магнитное поле формируетс  в зазоре при рассе нии неоднородного по плотности магнитного потока. Варьиру  глубину и диаметр выемок, подбирают необходимую величину коррекции распределени  магнитного потока. 5 ил.

О

ш

(л

Изобретение относитс  к технической физике и может быть использовано при создании источников пол ризующего магнитного пол  с высокой однородностью дл  радиоспектрометров электронного парамагнитного и  дерного магнитного резонансов, в первую очередь при создании малогабаритных источников , имеющих малые размеры межполюсного зазора.

Цель изобретени  - увеличение размера рабочей области магнитного пол .

На фиг.1 представлена конструкци  источника пол ризующего магнитного пол ; на фиг. 2 - выемка цилиндрической формы; на фиг. 3 - то же, в форме двух составленных цилиндров; на

фиг.4 - то же, цилиндрической формы внутри  рма магнитопровода; на фиг. 5 - конфигураци  магнитного пол  в межполюсном зазоре источника пол ризующего магнитного пол  без магнитных шиммов, с магнитными шиммами диаметром 35 мм и толщиной 2 мм и с магнитными шиммами диаметром 35 мм и толщиной 4 мм.

Источник пол ризующего магнитного пол  дл  радиоспектрометрической аппаратуры (фиг.1) содержит магнито- провод из  рма 1 и двух полюсов 2, лицевыми поверхност ми 3 образующих межполюсной зазор 4, и намагничивающие катушки 5, формирующие магнитный ноток в магнитопроводе. В области

0

:о

;о

со

сопр жени  полюсов с  рмом внутри каждого из полюсов 2 выполнены одинаковые соосные выемки 6 осесиммет- ричной формы, причем диаметр выемок 6 определ етс  диаметром зоны однородного магнитного пол  в межполюсном зазоре 4 а глубина выемок 6 выбрана по максимуму коррекции распределени  магнитного потока в меж- полюсном зазоре 4. Выемки 6 расположены вблизи плоскости 7 сопр жени  полюсов 2 с  рмом У.

Однородное магнитное поле в межполюсном зазоре формируетс  следую- щим образом.

Намагничивающие катушки 5 создают намагничивающее магнитное поле,индуцирующее в магнитопроводе магнитный поток (дл  этого катушки 5 подключа- ютс  к источнику тока). Полюса 2 концентрируют магнитный поток в межполюсной зазор -4.

. Конфигураци  магнитного пол  в межполюсном зазоре 4 определ етс  распределением плотности магнитного потока на выходе из полюсов 2 и рассе нием магнитного потока в межполюсном зазоре 4.

Достижение высокой однородности магнитного пол  в межполюсном зазоре 4 обеспечиваетс  специальной формой магнитопровода, при которой обеспечиваетс  коррекци  распределени  магнитного потока, поступающего в за зор 4 из полюсов 2. Однако элементы коррекции распределени  магнитно- го потока в предлагаемом устройстве выполнены за пределами межполюсного зазора 4 (в области сопр жени  полюсов 2 с  рмом 1) и представл ют собой соосные выемки осесимметричной формы в каждом из- полюсов 2.

Корректирующее действие выемок 6

-про вл етс  следующим образом.

Расположенные в области сопр жени   рма 1 и полюсов 2 выемки б, выполненные осесимметричными,существенно вли ют на формирование распределени  магнитного потока в полюсах 2. При наличии выемок 6 поворот вектора магнитного потока на входе из  рма 1 в полосы 2 происходит на большем рассто нии от оси полюсов 2, чем при отсутствии выемок 6. В результа- те в большом объеме полюсов 2 формируетс  неоднородное распределение плотности магнитного потока: по оси полюсов 2 наблюдаетс  минимум плот

5

0

5

о е 0

5

п

ности магнитного потока, а вблизи кра  полюсов 2 - максимум.

Глубина выемок 6 определ ет величину создаваемой неоднородности маг- , нитного потока., т.е. разности между максимальным и минимальным значением iплотности магнитного потока соответственно на краю и по оси полюсов 2; чем больше глубина выемок 6, тем больше и неоднородность магнитного потока в полюсах 2. Диаметр выемок 6, в свою очередь, задает положение максимума плотности магнитного потока в по- люсах 2; чем больше диаметр выемок 6, тем дальше от оси и ближе к наружной поверхности полюсо-в 2 концентрируетс  магнитный поток.

Неоднородный магнитный поток, сформированный с помощью выемок 6 в полюсах 2, поступает в межполюсной зазор 4, где в результате рассе ни  потока на кра х зазора 4 его неоднородное распределение выравниваетс .

Таким образом, в предлагаемом устройстве распределение магнитного пол  в м.ежполюсном зазоре 4 определ етс  двум  эффектами: неоднородным распределением поступающего в межполюсной зазор 4 магнитного потока и рассе нием магнитного потока на кра х зазора 4. Однородное распределение магнитного пол  в межполюсном зазоре 4 обеспечиваетс  только при взаимной компенсации этих эффектов.

В предлагаемом устройстве неоднородное распределение магнитного потока формируетс  во всем объеме полюсов 2, что позвол ет компенсировать эффект рассе ни  в значительно большем объеме зазора 4 и за счет этого увеличить размеры рабочей области магнитного пол .

Размеры рабочей области магнитного пол  по отношению к известному устройству увеличиваютс  также за - счет удалени  из межполюсного зазора 4 элементов коррекции магнитного пол  (шкммов).

Очевидно, что высока  пространственна  однородность магнитного пол  может быть получена только при точном соответствии функции распределени  магнитного потока в полюсах 2   функции рассе ни  магнитного потока в межполюсном зазоре 4: плотность маг НИТЙОРО потока в полюсах 2 увеличиваетс  в радиальном направлении

от оси к его внешней повеьхгос г , а эффект рассе ни  про вл етс  в уменьшении плотности магнитного потока от оси к краю рабочего зазора 4. Эти факторы должны точно компенсировать друг друга.

Необходимое соответствие функций распределени  и рассе ни  достигаетс  за счет выбора оптимального диаметра и глубины выемок 6: диаметр выемок вли ет на форму распределени  магнитного потока в полюсах 2, а глубина выемок - на величину вносимой ими неоднородности распределени  магнитного потока.

В процессе настройки источника4 магнитного пол  определ ют оптимальные размеры выемок 6, варьиру  их глубину и диаметр и контролиру  распределение магнитного пол  в межполюсном зазоре 4. При этом диаметр выемок 6 выбирают исход  из диаметра зоны получаемого однородного ма:- нитного пол  в зазоре 4, а глубину выемок определ ют по максимуму коррекции магнитного пол  в межполюсном зазоре 4 (по максимальному размеру зоны однородного магнитного пол ).

На фиг.2-4 приведены варианты конструктивного выполнени  шиммов в источниках магнитного пол ; на фиг«2 показана выемка цилидцричес- кой формы; на фиг, 3 - выемка в ферме двух составленных цилиндров различного диаметра и толщины,что позвол ет проводить поэтапную (сначала грубую, затем - точную) настройку источника магнитного пол ;на фиг.4 - цилиндрическа  выемка внутри  рма о магнитопровода.

Устройство особенно эффективно дл  малогабаритных источников пол ризующего магнитного пол , имеющих малые размеры межполюсного зазора, в которых затруднено использование магнитных шиммов внутри азора.

Предлагаемое техническое решение апробировано при создании источника пол ризующего магнитного пол  дл  малогабаритного радио спектрометра ЭПР РЭМ-1033. Магнитопровод и полюсы источника магнитного пол  выполнены из магнитом гкого материала типа АРМКО. Длина полюсов 60 мм, диаметр полюсов 70 мм, диаметр лицевых поверхностей полюсов 58 мм, межполюсной зазор 12 мм. Источник обеспечивает относительную однородность магнит

ного Р объеме 35x4 мм2, диапазон магнитных полей 0,02 - 0,7 Тл.

На фиг.5 приведены конфигурации магнитного пол  в мехполюсном за о- ре разработанного источника пол ризующего магнитного нол  без выполнени  полостей в местах сопр жени  по- 10 люсов с  рмом магнитопровода (крива  8) и с полост ми размером 35x2 мм2- (крива  9) и 35x4 мм2 (крива  10). При отсутствии полостей происходит неоднородное распределе- 15 ние магнитного пол  в межполюсном зазоре, что определ етс  преобладанием эффекта рассе ни  магнитного потока (крива  8). Полости с размерами 35x2 мм2  вл ютс  оптимальными 20 магнитное поле имеет однородное распределение (крива  9). Полости с размерами 35x4 мм 2. обеспечивает слитком большую неоднородность магнитного потока в полюсах, поэтому наблюдают25 с  перекомпенсаци  рассе ни  и неоднородное распределение магнитного пол  в межполюсном зазоре (крива  10).

Claims (1)

1. Как видно из приведенных зависимостей , диаметр зоны однородного маг30 нитного пол  составл ет приблизительно 3/5 от диаметра лицевой поверхности полюсов. Формула изобретени 

   Источник пол ризующего магнитного пол  дл  радиоспектрометрической аппаратуры, включающий магнитопровод, состо щий из  рма и двух полюсных наконечников, лицевыми поверхност ми образующих межполюсной зазор, и намагничивающие катушки, формирующие магнитный поток в магнитопроводе, о т л t-i чающий с  тем, что, с целью увеличени  размера рабочей области магнитного пол , полисные

   45 наконечники выполнены с длиной,меньшей длины выравнивани  плотности магнитного потока, в области сопр жени  полюсных наконечников с  рмом в каждом из полюсных наконечников в  рме

   50 выполнены одинаковые соосные выемки осесимметричной формы, причем диаметр выемок соответствует максимальному диаметру зоны однородности магнитного пол  в межполюсном зазоре, а глу55 бина выемок соответствует разности между максимальным и минимальным значени ми плотности магнитного потока соответственно на краю и по оси .полюсных наконечников.

   35

   40

   6

   мм

   Г

   т.

   Р

   Фиг 2

   Фиг. 1

   Фиг 3

   Фиг 4

   90

   ///////////////////

   ьВ,к7л

   XtM

   30

   so

   Фиг 5