МАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СИЛ ВНУТРЕННЕГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В РАСТВОРЕ Российский патент 2015 года по МПК G01N27/72 B03C1/25 

Область применения: Изобретение относится к области физической химии.

Уровень техники: Известны полюсные наконечники электромагнита в форме усеченного конуса (см. патент США 4359706, 16.11.1982, H01F 3/00, всего 7 стр.).

Сущность изобретения: Разработано магнитное устройство для изучения сил внутреннего взаимодействия в растворе, включающее мощный электромагнит, с полюсными наконечниками в форме слегка усеченных конусов, с высокой чистотой механической обработки рабочих поверхностей, с регулируемой соосностью полюсных наконечников, так что конусные образующие поверхности обоих полюсов являются одна продолжением другой, включающее пробирку с диамагнитным раствором парамагнетика, помещенную в центр межполюсного промежутка, в которой под действием высокоградиентного магнитного поля пространственно отделяется конденсат растворенного парамагнетика от диамагнитного растворителя. Качество магнитного устройства повышается, если в магнитопроводе, включая ярмо и полюсные наконечники, вырезана полость в форме сплошной или ограниченной трубки круглого сечения, соосной с осями магнитопровода, с сечением, совпадающим с наименьшим сечением полюсных наконечников в форме усеченного конуса. При достижении магнитным полем в межполюсном промежутке того его значения, когда магнитные силы в растворе превосходят силы внутреннего взаимодействия в растворе, происходит отделение конденсата растворенного парамагнетика от диамагнитного растворителя. При этом парамагнитный конденсат втягивается в область сильного магнитного поля. На фиг.1 показано отделение конденсата водного раствора медного купороса от воды в межполюсном промежутке; где 3 - конденсат водного раствора медного купороса, 4 - вода.

Сказанное совершенно очевидно, если провести простую оценку магнитного поля: если оценивать магнитное поле в данной точке как величину, прямо пропорциональную размерам (по площади) открытых (видимых) площадок рабочих поверхностей полюсных наконечников и обратно пропорциональную квадратам расстояния до них. На фиг.2 межполюсной промежуток электромагнита с полюсными наконечниками в форме усеченных конусов с вырезанной центральной частью разбивается на сектора, в каждом из которых проставляется количество видимых из этого сектора рабочих поверхностей полюсных наконечников электромагнита. И поскольку рабочие поверхности полюсных наконечников электромагнита являются источниками магнитного поля в межполюсном промежутке, постольку проставленная цифра отражает в какой-то степени величину магнитного поля в каждом секторе. Из приведенной схемы на фиг.2 следует наличие высокого градиента магнитного поля на продолжении рабочих поверхностей полюсных наконечников 1 в межполюсном пространстве 2. В результате приближения и в результате отклонений рабочих поверхностей полюсных наконечников электромагнита от идеальной математической гладкости возникает высокий и конечный градиент магнитного поля на продолжении рабочих поверхностей полюсных наконечников электромагнита, причем значение градиента магнитного поля тем выше, чем выше чистота механической обработки рабочих поверхностей полюсных наконечников электромагнита.

Величину магнитных сил, действующих в растворе, можно рассчитать по формуле в CGSM [1]:

$$f_x=\chi \cdot \nu \cdot H\cdot \partial H/\partial \chi ,(1)$$

где ƒ_χ - величина силы, действующей на вещество в направлении x;

χ - величина объемной магнитной восприимчивости вещества;

ν - объем вещества;

Н - величина магнитного поля;

x - направление.

Парамагнитный конденсат в растворе отделяется от диамагнетика благодаря высокому градиенту магнитного поля на продолжении конусных рабочих поверхности полюсных наконечников, который будет тем выше, чем выше чистота механической обработки полюсных поверхностей, с максимумом магнитного поля в центре межполюсного промежутка и с минимальным магнитным полем внутри продолжений конусных поверхностей полюсов. Требуемое для эффекта отделения магнитное поле находится в обратной зависимости от чистоты механической обработки полюсов.

Описанное магнитное устройство применяется следующим образом: поскольку важно сравнивать силы внутреннего взаимодействия для различных растворов, следовательно необходимо рассчитать произведение значения объемной магнитной восприимчивости парамагнетика на квадрат величины магнитного поля, при котором происходит отделение конденсата парамагнетика от диамагнитного растворителя. При этом полюсные наконечники с заданной чистотой механической обработки рабочих поверхностей и установка самих полюсных наконечников неизменны для каждого ряда сравниваемых растворов.

Примечание:

Конденсат парамагнетика в новом объеме обладает легким свечением. Что соответствует переходу электронов в атомах из свободного в связанное состояние и обратно, сопровождающемуся излучением.

Примечание:

Описанное магнитное устройство может быть использовано для очистки диамагнитного растворителя от парамагнитной компоненты раствора.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения:

Изобретение подтверждается экспериментом. Параметры эксперимента: для водного раствора медного купороса магнитное поле около 20000Э при чистоте ∇3 механической обработки рабочих поверхностей полюсных наконечников электромагнита.

Перечень чертежей и схем:

Фиг.1 - отделение конденсата водного раствора медного купороса от воды в магнитном иоле.

Фиг.2 - полюсные наконечники 1 и межполюсной промежуток 2 с разбивкой на сектора.

Литература

[1] П. Селвуд. Магнетохимия. Изд. ИЛ. Москва. 1958 г. с.13.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой магнитное устройство для изучения сил внутреннего взаимодействия в растворе и может использоваться в физической химии. Устройство включает мощный электромагнит с полюсными наконечниками в форме усеченных конусов с высокой чистотой механической обработки рабочих поверхностей, с регулируемой соосностью полюсных наконечников, причем конусные образующие поверхности обоих полюсов являются одна продолжением другой. Также устройство включает пробирку с водным или другим диамагнитным раствором парамагнетика, помещенную в центр межполюсного промежутка, в которой под действием высокоградиентного магнитного поля отделяется конденсат растворенного парамагнетика от диамагнитного растворителя, когда магнитные силы превосходят силы внутреннего взаимодействия в растворе. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Магнитное устройство для изучения сил внутреннего взаимодействия в растворе, включающее мощный электромагнит, с полюсными наконечниками в форме слегка усеченных конусов, с высокой чистотой механической обработки рабочих поверхностей, с регулируемой соосностью полюсных наконечников, так что конусные образующие поверхности обоих полюсов являются одна продолжением другой, включающее пробирку с диамагнитным раствором парамагнетика, помещенную в центр межполюсного промежутка, в которой под действием высокоградиентного магнитного поля пространственно отделяется конденсат растворенного парамагнетика от диамагнитного растворителя, когда магнитные силы превосходят силы внутреннего взаимодействия в растворе.

2. Магнитное устройство для изучения сил внутреннего взаимодействия в растворе по п.1, отличающееся тем, что в магнитопроводе, включая ярмо и полюсные наконечники, вырезана полость в форме сплошной или ограниченной трубки круглого сечения, соосной с осями магнитопровода, с сечением, совпадающим с наименьшим сечением полюсных наконечников в форме усеченного конуса.