УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ Советский патент 1971 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к электроизмерительным приборам и может быть использовано в магнитных спектрометрах ядерных излучений, ускорителях заряженных частиц, магнитных электронных линзах.

Известное устройство для измерения и стабилизации магнитного поля методом нутации не обеспечивает достаточной точности измерения магнитного поля.

Цель изобретения - повышение точности.

Для этого в предлагаемом устройстве канал на участке между поляризатором и катушкой регистрации выполнен в виде двух трубок, на которых расположен датчик нутации, снабженный двумя дополнительными катушками нутации с электромагнитными экранами, размещенными на каждой из трубок.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - график зависимости амплитуды от частоты.

В датчике жидкость после поляризации перетекает в катушку детектора ядерного резонанса по расположенным в два ряда одинаковым трубкам У и 2. Датчик нутации содержит два радиочастотных экрана в виде толстостенных медных трубок 3 и 4, надетых на трубки / и 2 и расположенных в осциллирующем поле катушки 5 нутации, присоединенной к генератору 6 радиочастоты. Внутрь экранов 3 и4 вследствие скин-эффекта осциллирующее поле не проникает, поэтому зонами нутации являются только участки 7 и S, где жидкость, протекающая по соединительным трубкам, подвергается действию поля катушки 5. Вблизи магнита соединительные трубки проходят через рядом расположенные вспомогательные радиочастотные катушки 9 и 10, затем соединяются и переходят в трубку датчика сигнала ядерного резонанса, на которую

намотана катушка 11.

Для измерения и стабилизации поля в него помещается датчик нутации так, чтобы градиент был направлен параллельно скорости жидкости, а на одну из вспомогательных катушек (например, катушку 9) подается от вспомогательного генератора напряжения с частотой, резонансной рассеянному магнитному полю, создаваемому в этих катушках магнитом.

Так как оси катушек 9 к 10 расположены вдоль градиента поля магнита, то резонансное напряжение вызывает инверсию намагниченности ядер, поэтому в жидкости, протекающей через катушку 9, к которой подключей генератор, намагниченность становится отрицательной, в жидкости, протекающей через катушку 10 (по соединительной трубке 2), намагниченность остается положительной. Так как количество жидкости, протекатрубки, одинаково, то в катушку 11 датчика ядерного резонанса поступает жидкость, имеющая нулевую намагниченность протонов, поэтому амплитуда сигнала Л равна нулю. Вторая вспомогательная катушка нужна для контроля равенства расходов жидкости в соединительных трубках и установки нуля фазового детектора, регистрируюш,его амплитуду сигнала А. Если расходы жидкости в трубках 1 и 2 одинаковы, то переключение вспомогательного генератора с катушки 9 на катушку 10 (резонансные частоты в этих катушках одинаковы) не вызывает изменения показания фазового детектора, причем это показание соответствует . Если расходы не равны, то переключение генератора вызывает изменение показания фазового детектора в соответствующую сторону.

Если расходы жидкости в обеих соединительных трубках одинаковы, то амплитуда сигнала Л 0. Когда в датчике нутации имеется осциллирующее магнитное поле, то в зависимости от частоты этого поля амплитуда сигнала Л может быть как положительной, так и отрицательной. Зависимость амплитуды Л от частоты / в случае, когда градиент измеряемого поля направлен от участка 7 к участку 8, приведена на рис. 2. Частота fi равна резонансной частоте ядер вблизи края катушки 5, поэтому при частоте эффект резонанса в датчике нутации не наблюдается и Л 0. При в одном из сечений участка 7 происходит инверсия намагниченности протонов, затем при протекании этой же жидкости через катушку 9, к которой подключен вспомогательный генератор, инверсия повторяется, и намагниченность вновь становится положительной, т. е. по трубке 1 в датчик ядерного резонанса поступает жидкость с положительной намагниченностью. Жидкость, протекающая по соединительной трубке 2, поступает в датчик ядерного резонанса. При амплитуда сигнала . С увеличением частоты / от / до /о сечение, в котором происходит инверсия намагниченности на участке 7, передвигается вдоль трубки (вдоль градиента измеряемого поля) и при частоте fo располагается симметрично между экранами 3 и 4. При это сечение переходит в участок 8. При дальнейшем увеличении f резонансное сечение продвигается вдоль участка 5 и при выходит из катушки 5, что приводит к увеличению амплитуды сигнала до 0.

В устройстве изменение фазы сигнала Л происходит нри частоте когда сечение, в котором выполняются условия резонанса, расположено симметрично между концами экранов . При сдвиге этого сечения в сторону участка 7, т. е. нри уменьшении / или увеличении Я появляется расстройка , при

сдвиге сечения в сторону участка 5, т. е. при увеличении f или уменьшении Я появляется расстройка .

Для измерения напряженности поля Яо в некоторой точке в эту точку помещается

смежное сечение экранов 3 и - и непосредственно находится резонансная частота /о, при которой .

Устройство может быть использовано для стабилизации поля. При этом в катушке 5

должна поддерживаться частота напряжения fo, а выход детектора сигнала ядерного резонанса присоединен к регулятору магнитного поля так, чтобы при напряженность Я уменьшалась, а при увеличивалась. Такая система, включенная при , автоматически устанавливает в сечении между

экранами 3 к 4 напряженность поля U.

Предмет изобретения

Устройство для измерения магнитного поля, содержащее поляризатор, канал с проточной жидкостью, датчик нутации и катушку регистрации, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности, канал на участке между поляризатором и катушкой регистрации выполнен в виде двух трубок, на которых расположен датчик нутации, снабженный двумя дополнительными катушками нутации с электромагнитными экранами, размещенными на каждой из трубок.

7

8

Grad Н

//

fO

Детентар

Фиг. /