Источник поляризующего магнитного поля Советский патент 1984 года по МПК G01N24/10 

11

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при построении управляемых источников поляризующего магнитного поля на основе постоянных магнитов, в частности для спектрометров электронного пара- и ферромагнитного резонанса (ЭПР, ФМР), ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и других аналогичных устройств, работающих в широком диапазоне магнитных полей.

Известны источники поляризующего магнитного поля, в которых величина Поляризующего магнитного поля регулируется сменой полюсных наконечников магнитов или наложением дополнительного магнитного поля, создаваемого с помощью вспомогательных катушек СТЗ.

Недостатки указанных источников узкий диапазон регулирования величины поляризующего поля, связанный с размерами полюсньЬс наконечников, а также недостаточная стабильность магнитного поля в случае использования вспомогательных катушек.

Известно у--тройство, содержащее постоянный магнит, включенный в магнитопровод с рабочим зазором, где магнитопровод выполнен составньп, а участок магнитопровода, содержащий постоянный магнит, может перемещаться относительно неподвижного участка магнитопровода 2 j.

Однако наличие одного несимметрично расположенного относительно рабочего зазора постоянного магнита не обеспечивает необходимой симметричности и однородности магнитного поля в рабочем зазоре, увеличивает энергетические потери за счет полей рассеивания. Такое устройство не позволяет создавать магнитные поля, параллельные плоскостям полюсных наконечников, так как в данном случае при наличии одного постоянного магнита вектор напряженности магнитного поля может быть направлен только перпендикулярно плоскостям магнитопровода, ограничивающим рабочий зазор полюсных наконечников

Наиболее близким к предлагаемому является источник поляризующего магнитного поля спектрометра ЯМР, содержащий магнитопровод броневого типа, керны со съемными постоянными магнитами и полюсными наконечниками З.

Недостатком известного источника магнитного поля является сложность

55212

регулирования величины напряженности поляризующего магнитного поля. Ее можно изменять только заменой полюсных наконечников и постоянных магнитов, что вызывает необходимость полной разборки магнита.

Кроме того, меняя полюсные наконечники и постоянные магниты, получают дискретные значения напряженности

Q магнитного поля, т.е. невозможно добиться плавной перестройки и развертки магнитного поля в широком диапазоне.

Цель изобретения - расширение

, диапазона изменения величины, улучшение линейности развертки магнитного поля и создание магнитных полей, параллельных плоскостям полюсных наконечников.

Поставленная цель достигается тем, что в источник поляризующего магнитного поля, содержащий магнитопровод броневого типа,5 керны со съемнымн постоянными магнитами и полюсны5 № HaKOHe4HHKaN0i, введены датчик магнитного поля, усилитель ошибки, электроприводы, генератор напряжения развертки,, втулки с размещенными в них кернами, постоянными магнитами и полюсными наконечниками, кернь выполнены с возможностью поступательного перемещения вместе с постоянны ш магнитами с помощью Электроприводов, причем усилитель ошибки соединен первым входом с датчиком магнитного поля,

5 вторым входом - с выходом генератора развертки, а выходом - с входами электроприводов.

На чертеже приведен источник поляризующего магнитного поля, общий

О вид.

Устройство содержит магнктопровод 1 броневого типа, выполненньй составным из двух скрепленных чашеобразных деталей, полюсные наконечники 2, за крепленные в диамагнитных втулках 3 керны 4 и плоские постоянные магниты 5, Керны вместе с плоскими постоянными магнитами имеют возможность осевого поступательного перемещения в маг0 нитопроводе 1 и втулках 3 и снабжены резьбовыми штоками,, на которые навинчены гайки 6. Другой конец;каждой гайки 6 соединен с валом соответствующего злектропривода 7, в качестве

5 которого может быть использован электродвигатель. Входы электроприводов 7 подключены к вьсходу усилителя 8 ошибки. В рабочем зазоре 9 источника поляризующего магнитного поля расположен да-кчик 10 магнитного поля, подключенный к первому входу усилителя 8ошибки, к второму входу которого подключен выход генератора 11 развер тки, Б верхней части чертежа изображен крайнее положение керна 4 с плоским постоянным магнитом 5, соответствующее максимальному значению поляризующего магнитного поля, а в нижней ча1.ти - крайнее положение керна Л с плоским постоянным магнитом 5, соответствующее минимальному значению по ляризующего магнитного поля.. Устройство работает следующим образом. При согласованном включении постоянных магнитов 5 в рабочем зазоре 9создается магнитнсе поле, вектор которого перпендикулярен плоскостям полюсных наконечников 2о Его изменение в широком диапазоне (развертка) осуществляется по закону, определяеMONry формой управляющего напряжения, подаваемого с выхода генератора 11 развертки на вход усилителя 8 ошибки Нелинейность регулирования, прису щая TciKOMy способу управления полем, устраняется благодаря наличию усилителя ошибки, вырабатывающему сигнал обратной связи, пропорциональный разности между значением напряжения, задаваемого генератором 11 развертки и напряжением, снимаемым с датчиков 10магнитного поля. Этот сигнал подается на электроприводы 7 и управля ет скоростью перемещения кернов 4 сплоскими постоянными магнитами 5 путем изменения значения подводимого напряжения, Б одном крайнем положении, когда постоянные магниты 5 подходят вплотную к полюсным наконечникам 2, достигается максимальное значение величины поляризующего магнитного поля в рабочем зазоре 9 и в другом, когда постоянные магниты 5 раздвинуты, магнитный поток шунтируется телом магнитопровода 1, тем самым обеспечивая минимальное значение величины поляризующего магнитного поля в рабочем зазоре 9 Для создания, магнитных полей, вектор которых параллелен плоскостям полюсных наконечников (такая задача возникает, например, при исследованиях анизотропных свойств тонких магнитных пленок и др,), в одном из кернов изменяется направление включения постоянного магнита на противоположное. Таким образам, при встречном включении двух постоянных магнитов 5 в рабочем зазоре 9 создается планарное поле, параллельное плоскостям полюсных наконечников 2. Предлагаемый источник поляризующего магнитного поля создает в рабочем зазоре однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскостям полюсных наконечников, а также поле, -парап лельное плоскостям полюсных наконечников. При этом величина рабочего зазора составляет 8 мм, диаметр полюсных наконечников 55 мм,- постоянные магниты на основе SmCoj, Кроме того, диапазон перестройки перпендикулярно направленного магнитного поля достигает 300-6000 Э, а параллельно направленного 300-3000 Э, Причем нелинейность развертки поля составляет менее 0,5%, Известные источники поляризующего магнитного поля на основе постоянных магнитов обеспечивают перестройку магнитного поля в диапазоне 25004000 Э. При этом нелинейность развертки поля составляет более 50%. Таким образом, предлагаемый источник поляризующего магнитного поля имеет более широкий диапазон перестройки магнитного поля, улучшенную линейность развертки, легко изменяет конфигурацию магнитного поля, что позволит расширить класс и конфигурацию исследуемых образцов.

ИСТОЧНИК ПОЛЯРИЗУЩЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащий магнитопровод броневого типа, керны со съемными постоянными магнитами и. полюсными наконечниками отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона изменения величины, улучшения линейности развертки маг- нитного поля-и создания магнитных полей, параллельных плоскостям полюсньпс наконечников, в него введены датчик магнитного поля, усилитель ошибки, электроприводы, генератор напряжения развертки, втулки с размещенными в них кернами, постоянными а 9 магнитами и полюсными наконечниками, керны вьтолнены с возможностью постусл пательного перемещения вместе с постоянными магнитами с помощью электроприводов,. усилитель ошибки соединен первым входом с датчиком магнитного поля, вторым входом - с выходом генератора развертки, а выходом - с входами электроприводов. ю сд сд ю