Способ неразрушающего контроля пространственной структуры неоднородных материалов Советский патент 1991 года по МПК G01N24/10 

Изобретение относится к неразрушающему исследованию пространственной структуры неоднородных материалов и может быть использовано для исследования образцов сверхпроводящих материалов, не содержащих парамагнитные центры.

Известен способ неразрушающего исследования пространственной структуры неоднородных материалов, содержащих парамагнитные центры, основанный на одновременном воздействии на исследуемый образец переменным радиочастотным полем и неоднородным магнитным полем неизменной полярности и регистрации поглощения образцом мощности радиочастотного поля с использованием электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).

Способ реализуется на устройстве, содержащем поляризующий магнит с зазором, снабженный системой развертки поля, встречные катушки Гельмгольца, которые расположены в зазоре поляризующего магнита так, что оси катушек совпадают с осями поляризующего магнита, резонатор, размещенный в зазоре поляризующего магнита между катушками Гельмгольца, источник и приемник радиочастотных сигналов, связанные с резонатором.

Недостатки известных способа и устройства заключаются в том, что они не пригодны для образцов сверхпроводящих

Os

00 Ю 00 ГО

материалов, не содержащих парамагнитные центры.

Целью изобретения является расширение диапазона исследуемых материалов на сверхпроводящие, не содержащие парамаг- нитные центры.

На исследуемые образцы неоднородных сверхпроводящих материалов одновре- менно воздействуют переменным радиочастотным полем л неоднородным магнитным полем переменной полярности и регистрируют поглощение образцом мощности радиочастотного поля.

Неоднородное магнитное попе переменной полярности изменяет СВЧ-прово- димость в каждой из локальной областей исследуемого образца и позволяет осущег.т- йлять контроль пространственной сфукту- ры материала.

На фиг. 1 представлена схема устройст- ва для осуществления способа; на фиг.2 - схема модельного образца из высокотемпературной керамики УВа2СизО -б и его ориентация в резонаторе относительно градиента неоднородного магнитного по- ля; на фиг.З - спектр поглощения мощности радиочастотного поля при воздействии на образец неоднородным магнитным полем переменной полярности.

Способ осуществляется следующим образом.

Исследуемый образец 1 в сверхпроводящем состоянии помещают в резонатор 2, размещенный в зазоре поляризующего маг- нита 4 между дополнительными 3 и встречными 5 катушками Гель.мгольца так, что оси катушек совпадают с осями попярмзующего магнита 4. Подают радиочастотный сигнал от источника (не показан) в резонатор 2, включают приемник сигналов (не показан} и добиваются его связи с резонатором 2, после чего включают дополнительные катушки Гельмгольца 3, создающие компенсирующее магнитное поле. Выставляют значение постоянного тока в дополнительных катушках Гельмгольца 3, при котором величина результирующего магнитного поля при сканировании поля поляризующего магнита 4 меняет полярность. Далее включают встреч- ные катушки Гельмгольца Бив них выставляют значение тока, обеспечивающее постоянный градиент неоднородного магнитного поляйH/dl необходимой величины, определяемой требуемым пространствен- ным разрешением. Далее с помощью при- омника сигналов производят регистрацию поглощения образцом 1 мощности радиочастотного поля при воздействии неоднород- ннм магнитным полем переменкой голярности, изменяющим СВМ-провод мость в каждой из локальных областей исследуемого образца.

Пример. Определение наличия в образце высокотемпературной сверхпроводящей керамики двух локальных не свя- занных между собой областей со сверхпроводящей фазой и расстояния между их центрами.

Модельный образец представляет собой два шара I и М с диаметрами 1 и 1,5 мм соответственно, изготовленные из высокотемпературной сверхпроводящей керамики УВа2СизО -б , расположенные на держателе на расстоянии 4 мм (фиг.2). Для регистрации распределения сверхпроводящей фазы модельный образец 1 для перевода в сверхпроводящее состояние помещают в дьюар с жидким азотом (не показан), размещаемый вместе с образцом в резонаторе 2 в зазоре поляризующего магнита 4, и ориентируют его относительно направления градиента неоднородного магнитного поля, как показано на фиг.1 и 2. Далее подают радиочастотный сигнал от источника (не показан) и добиваются его связи с резонатором 2, после чего включают дополнительные катушки Гельмгольца 3 и устанавливают в них постоянный ток 4-5 А, Далее включают встречные катушки Гельмгольца 5 и устанавливают значение постоянного тока 5А, при котором градиент неоднородного магнитного поля равняется 100 Гс/см (при этом пространственное разрешение составляло 0,5 мм). Далее с помощью приемника радиочастотных сигналов (не показан) и системы развертки поля поляризующего магнита 4 регистрируют поглощение мощности радиочастотного поля (спектр поглощения мощности) при воздействии неоднородным магнитным полем переменной полярности от -50 до + 50 Гс, изменяющим СВЧ-проводимость в каждой из локальных областей исследуемого образца. Наличие в модельном образце двух не связанных между собой областей со сверхпроводящей фазой (шары i и II) приводит к появлению на регистрируемом спектре поглощения мощности двух разрешенных сигналов (пики а, б, фиг.З), соответствующих каждой из локальный областей со сверхпроводящей фазой. Пики а, б (фиг.З) соответствуют поглощению мощности радиочастотного поля от шаров I и И, а величина расщепления - расстоянию между центрами шаров.

Таким образом, изобретение позволяет осуществить неразрушающий контроль пространственной структуры неоднородных материалов, установить наличие в модельном образце двух не связанных между собой областей со сверхпроводящей фазой,

а также расстояние между центрами этих областей.

Формула изобретения Способ неразрушающего контроля пространственной структуры неоднородных материалов, включающий одновременное воздействие на исследуемый образец переменным радиочастотным полем и неоднородным магнитным полем и регистрацию поглощения образцом мощности радиочастотное поля, отличающийся тем, что. с целью расширения диапазона исследуемых материалов на сверхпроводящие, не содержащие парамагнитные центры, на образец воздействуют неоднородным магнитным полем переменной полярности.

Изобретение относится неразрушающему исследованию пространственной структуры неоднородных материалов и может быть использовано для исследования образцов сверхпроводящих материалов,несодержащих парамагнитные центры. Цепью изобретения является расширение диапазона исследуемых материалов на сверхпроводящие, не содержащие парамагнитные центры. На исследуемые образцы неоднородных сверхпроводящих материалов одновременно воздействуют пе- ременным радиочастотным полем и неоднородным магнитным полем переменной полярности и регистрируют поглощение образцом мощности радиочастотного поля. 3 ил.

,

Фиг. г

Ьмм

8/А

ffilM,

огн. ёд.

О i 2 3 4 5 6 е,мм

Фиг. 3.