Зонд для ярм магнитометра Советский патент 1980 года по МПК G01R33/08 

Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использовано в аппаратуре для измерения магнитных полей на основе метода ядер-ного магнитного резонанса. Известно устройство для измерения магнитных полей в объемах, имегадих .температуру жидкого гелия ClD. Недостатком этого устройства являются размещенные части радиотехнической схемы в гелиевой ванне, для чего требуются специальные радиотехнические элементы, и невозможность измерения магнитных полей при комнат ных температурах. .Известно также устройство для из мерения магнитных полей, которое со держит пороговый генератор, зонд, включающий датчик с контейнером со спинсодержащим веществом, высокочас тотную катушку, намотанную вокруг датчика. Зонд расположен в криостат с жидким гелием. Существенной особенностью данного устройства являет ся вынос из криостата соедцнения ка тушки и порогового генератора. Оно осуществляется посредством жесткого коаксиала .длиной 1 м, который для обеспечения соответствующего частот ного диапазона подключается к пороговому генератору сменными кабелями различной длины C2j. Недостаток устройства заключается в том, что .для соединения датчика с пороговым генератором, помимо жесткого коаксиала, нужны кабели, а также ограниченный набор спинсодержащих веществ, несменяемость образца, и, как следствие, ограниченный диапазон рабочих температур. Цель устройства - измерение напряженности магнитного поля в широком интервале температур. Указанная цель достигается тем, что в зонде для ЯМР магнитометра, содержащем датчик с высокочастотной катушкой и контейнером со спинсодержащим веществом, пороговый генератор и соединительную линию между ними, выполненную в виде жесткого коаксиала, внутри коаксиала, по всей его длине расположены шайбы с отверстиями для прохода гелия, на Обоих концах коаксиала установлены разъемы, к одному из .которых подключен пороговый генератор, а к другому - датчик, снабженный катушкой модуляции, причем в верхней части коаксиала выполнен патрубок с герметично-установленными вводами, соединеннЕлми .,

катушкой модуляции проводами, размещенньоми внутри коаксиала.

При этом разъем, соединяющий коаксиал с пороговым генератором, выполнен герметичным, кроме того высокочастотная катушка закреплена в отверстии каркаса датчика, а контейнер со снинсодержащим веществом установл внутри высокочастотной катушки с возмощностью его замены.

На фиг. 1 изображен общий вид Зонда для ЯМР магнитометра в разрезе на фиг. 2 - схема зонда при использовании его для измерения магнитных полей сверхпроводящих соленоидов. .

Зонд состоит из трех отдельных функциональных узлов: датчика Ij соединительной линии, выполненной в виде жесткого высокочастотного коаксиала 2 и порогового генератора 3. Датчик 1 содержит каркас 4 с отверстиями, вкотором размещены высокочастотная (вч) катушка 5 с контейнером со спинсодержащим веществом 6 и низкочастотная (НЧ) катушка 7 модуляции. В датчике 1, предназначенном для измерения магнитных полей, силовые линии которых перпендикулярны оси коаксиала 2, катушка 7 модуляции располагается перпендикулярно как оси коаксиала 2, так и оси ВЧ катушки 5. Датчик 1 окружен экраном 8, представляющим собой отрезок труб коаксиала 2.

На обоих концах коаксиала 2 установлены разъемы 9 и 10. Высокочастотный разъем 9 соединяет пороговый генератор 3 с коаксиалом 2.

Разъем 10 соединяет датчик 1 с коаксиалом 2. С датчика 1 на разъем 10 выходят провода с ВЧ катушки 5 и катушки 7 модуляции. С коаксиала 2 на разъем 10 выходят центральный проводник 11 коаксиала 2, который своим вторым концом подключен к разъему 9 и провода 12 питания катушки 7 модуляции, которые размещены внутри коаксиала 2.

Для крепления центрального проводника 11 и проводов 12 питания катушки 7 модуляции внутри трубы коаксиала 2 служат фторопластовые шайбы 13 с отверстиями.В верхней части коаксиала 2 выполнен патрубок 14,служащий для подключения зонда к системе газосбора, при работе зонда при низких (гелиевых) температурах. На патрубке 14 размещены вводы 15,служащие дл подключения проводов питания 12 Катушки 7 модуляции к источнику сигнала модуляции.

При работе зонда в жидком гелии наружная труба коаксигша 2 укрепляется во фланце 16 криостата.17 посредством простого сальникового резинового уплотнения 18, допусканвдего перемещение зонда вдоль оси без нарушения герметичности. В криостате 17 расположен сверхпроводящий солено1|д

19 (фиг. 2) Высокочастотная катушка 5 датчика 1 вместе с распределенными индуктивностью и емкостью коаксиала 2 составляют часть резонансного контура порогового генератора 3.

При регистрации топографии магнитного поля зонд коаксиалом 2 крепится к механизму, осуществляющему перемещение (на фиг. 2 не показан),а проводники 12 модуляции располагаются внутри коаксиала 2, что обеспечивает их целостность и не мешает герметизации коаксиала 2 в криостате 17 при работе в гелиевой области температур, когда датчик 1 находитс в ванне с жидким гелием, пороговый генератор 3 при комнатной температуре, а труба коаксиала 2 зажимается в резиновом уплотнении 18 на флаце криостата 17 таким образом, чтобы при движении зонда не было утечки гелия в атмосферу. Патрубок 14 у верхнего конца коаксиала 2 подключается к системе газосбора, чем устраняется возбуждение столба гелия в коаксиале 2.

Формула изобретения

1.Зонд для ЯМР магнитометра, содержащий датчик с высокочастотной катушкой и контейнером со спинсодержащим веществом, пороговый генератор и соединительную линию между ними, выполненную в виде жесткого коаксиала, отличающийся тем, чТо, с целью измерения напряженности магнитного поля в широком интервале температур,,внутри коаксиала, по все его длине расположены шайбы с отверстиями для прохода гелия, на обоих концах коаксиала установлены разъемы, к одному из которых подключен пороговый генератор, а к другому датчик/ снабженный катушкой модуляции причем в верхней части коаксиала выполнен патрубок с герметично установленными вводами, соединенными с катушкой модуляции проводами, размещенными внутри коаксисша.

2.Зонд по п. 1, отличающийся тем, что разъем, соединяющий коаксиал с пороговым генератором выполнен герметичным.

3.Зонд по ПП.1 и 2, отличающийся тем, что высокочастотная катушка закреплена в отверстии каркаса датчика, а контейнер со спинсодержащим веществом установлен внутри высокочастотной катушки с возможностью его замены.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Приборы для научных исследований, 1, 1975, с. 65.

2.Journal of Scientific Instruments, 1966, V. 43, p. 581.