Проточный зонд для измерения магнитной индукции Советский патент 1982 года по МПК G01R33/08 

1

, Изобретение относится к магнит,ным измерениям, более конкретно к измерению постоянных однородных и неоднородных магнитных полей нутационным методом ядерного магнитного резонанса в проточной жидкости и может быть использовано для измерения магнитных полей в сверхпроводящих соленоидах как при комнатной температуре, так и непосредственно в среде жидкого гелия в диапазоне индукций 1-10 Тл.

Известен проточили зонд, Ьодержащий поляризатор в виде палого цилиндра, подсоединенный к выходной соединительной трубке с расположен-, ным на ней двумя катушками нутации, соединенными с радиочастотным кабе,лем .|.

Однако это устройство не позволяет производить измерения в сверхпроводящих соленоидах с внутренним диаметром меньше 40 мм, а также производить измерения распределения магнитного поля по радиусу соленоида.

Известен проточньй зонд Для измерения магнитной индукции, содержащий поляризатор в виде винтового стержня в полом цилиндре, катушку нутации, намотанную на изогнутую стеклянную трубку, служащую для протекания жидкости от поляризатора, а также соединительные трубки для подачи жидкости в поляризатор и ее отнода от катушки нутаций. В этом уст-. ройстве поляризатор, катушка нутации, соединительные трубки и высокочастотный кабель, отходящий от катушки, помещены в полый цилиндрический корпус зовда 2ji.

Недостатком известного устройства является то, что конструкция зоцда не позволяет производить измерения

30. при криогеншлх температурах Для измерения в сверхпроводящ1{х соленоидах криостат с соленоидом должен быть снабжен обратным криостатом, обеспечивающин в некоторой части рабочего объема комнатную температуру. Большой диаметр поляризатора и, следовательно, зонда в целом, необходимость использования обратного криостата ие позволяют призводить измерения в сверхпроводящих соленоидах с внутренними диаметром, меньшим 40 мм, а также прсжзводить измерения распределения магнитного поля по радиусу соленоида. Кроме того, поляризатор с винтовым стержнем имеет сложную и нетехнологичную-конструкцию. Относительно большая толщина стенок стеклянной трубки, на к торую намотана катушка нутации, обу лавливает малый коэффициент заполнения катушки резонирующими ядрами, содержащимися в проточной жидкости, что не позволяет эффективно исполь- зовать мощность высокочастотного генератора, воздействующего на эти ядра. Конструкция зовда не позволяет использовать для поляризации ядер часть рабочего объема сояе ноида, расположенную ниже катушки нутации, т.е. не полностью используется возможность поляризации ядер измеряем 1М полем. Цель изобретения - повьш1ение точ ности измерения магнитной ин;|укции в сверхпроводящих соленоидах с малы внутренним диаметром при криогенных температурах. Дпя достижения этой цели в устройстве, содержащем корпус зонда, в котором расположен поляризатор, входной и выходной каналы; катушки нутации и подключенный к ней высоко частотный кабель, катушка нутации выполнена в виде соединенных послед вательно двух секций седлообразной формы с каналом между ними,являющи ся частью выходного канала, разме щенных в разрыве прямолинейного выходного канала, а корпус зоцда снаб жен радиационным экраном, помещенным в герметизированилй кожух, причем пространство между кожухом и корпусом вакуумировано. На чертеже приведена конструкция устройства. Устройство состоит из корпуса 1 зовда, к которому припаяны донышко 2 и верхний фланец 3. Во фланец впаяны входной патрубок 4 для нагне тания жидкости в зовд и отводящая трубка 5 для подачи жидкости, несущей информацию об измеряемом магнит НОМ поле, в тесламетр. Часть объема корпуса I, заполненная жидкостью, образует поляризатор 6. Трубка 5 в нижнем торце косой срез 7 1Ь припаяна к донышку 2 так, чтобы оси корпуса 1 и трубки 5 совпали. В раз рыв трубки 5 на некотором расстоянии от ее нижнего торца включена катушка 8 нутации, состоящая из двух соединенных последовательно катушек седлообразной формы, заформованная эпоксидным клеем 9 так, что между катушками 8 образуется канал 10, составляющий одно целое с,.внутренней полостью трубки 5. Начало и конец двухсекционной катушки 8 через свитые между собой провода II соединены выше поляризатора высокочастотном кабелем 12, выведенным через фланец 3 и предназначенным для подачи энергии на катушки 8, от генератора высокой частоты (не показан). .Места соединения проводов 11с кабелем 12 и выхода последнего через фланец 3 герметизируются эпокСИДН4М клеем. На корпус 1 наматывается в несколько слоев синтетическая алюминизированная пленка 13, образующая радиационный экран. Вся конструкция защищена кожухом 14, припаянным к фланцу 3. Патрубок 15 с енттем 16 служит для подсоединения устройства к вакуумному насосу и откачки полости 17 до давления Ю мм рт.ст. Активфованный уголь 18, помещенплй в гильзу 19 в ниж-. нем торце кржуха 14, служит криосорбционным насосом и обеспечивает в полости 17 вакуум 10 мм рт.ст, при погружении устр Аства ъ жидкий г ЛИЙ. Устройство работает следующим образом. Жидкость через -входной патрубок 4 поступает в корпус 1 зовда и заполняет его на некоторую высоту, определяемую давлением на входе в патрубок, высотой зонда и т.д. Поляризованная в измеряемом магнитном поле жидкость через косой срез 7 в нижнем торце трубки 5 поступает в канал 10, где «подвергается Действию осциллирующего высокочастотного поля, созданного катушками 8 в направлении, перпевдикулярном измеряемому полю. При соблюдении резонансных условий, 06ЫЧП4Х wyt метода ядерного магнитного резонанса ЯМР , происходит деполяризация ядер, что

наблюдается на экране осциллографа. Экрановакуумная изоляция устройства обеспечивает независимость его работы от температурных условий в измеряемом поле.

Существенное уменьшение диаметра зоцда и обеспечение его работы при криогенидх температурах, необходимые для повышения точности измерения магЕштной индукции в сверхпрово1 дящих соленоидах с малым внутренним диаметрсж, в устройстве достигнуто путем исключения поляризатора как отдельного конструктивного элемента изготовленного в вцде виип-ового . стержня, и совмещения поляризатора с к(н пусом зовда, применения седлообразных катушек нутации, размещешш в разрыве прямолинейного выходногоканала, использования для поляризаг ции жидкости пространства.не только выше (как в известном зоцде 2), но и ниже катушки нутации теплоизо ляции корпуса зоцда от окружающей среды при помощи вакуумированного сожуха и радиационного экрана.

Устройство позволяет существенно расширить область применения наиболее точного в настоящее время метода измерения магнитных полей-метода ЯМР. Olio позволяет производить измег рения в сверхпроводящих соленоидах малых диаметров непосредственно в среде жцдкого гелия, а также измерять распределения магнитного поля

по радиусу соленоида т.е. выполнять операции, ранее доступные только . хопловским тесламетрам, имешщм по . грешности на 1-3 порядка выше погр пности ЯМР-тесламетров.

Формула изобретения

Проточный зонд для измерения магнитной индукции, содержащий корпус в которсш расположены поляризатор, .входной и вы:шднай каналы, катушка нутации и к ней высокочастотный кабель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, катушка нутации выполнена в виде соединенных, последовательно двух секций седлообразной форьш с каналом между шши, являюофшся частью выходного канала размещен1В 1х в разрыве прямолинейного выходного канала, а корпус зоода снабжен рад ационшм экраном, помещенным в г метизированный кожух, причем пространство между кожухом и корпусом вакуунировано.

Источшиси информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 571775, кл. G 04 R 33/08, 1976. .

.2. Авторское свидетельство СССР 1 -45794«, кл. G 01 R 33/08, 1973 (1фототип).