Способ топографирования магнитного поля Советский патент 1982 года по МПК G01R33/02 

(54) СПОСОБ ТОПОГРАФИРОВАНИЯ МАГНИТНО1Х) ПОЛЯ

Изобретение относится к способам исследования магнитного поля и может быть использовано при изучении магнитных полей и магнитных свойств материалов.Известны способыисследования магнитного поля, когда в магнитное поле помещают виток (или несколько витков) .с током и по ориентации витка в магнитном поле и по показанию приборов, подключенных к витку,.судят о величине напряженности- (индукции) магнитного поля в месте расположения -витка. перемещают виток с током в магнитном поле и получают картину распределения магнитнсэго поля ц .

Однако точность его недостаточна.

Наиболее близкимк изобретению является способ, при .котором берут источник магнитного поли, в него помещают датчик Холла (полупроводниковую пленку, через которую перпендикулярно Магнитному полю пропускают электрический ток, снимая поперечную ЭДС с этой пленки, определяют йеличину напряженности, индукции, магн. поля) , помещают его в магнитное поле и по показаниям приборов и -размерам полупроводника определяют

характеристики магнитного поля. Подбором различчых свойств полупроводникового образца получают возможность определить градиент магнитного по-: ля 2. Однако и виток с током и датчик Холла имеют размеры в несколько миллиметров. При их использовании ха.рактеристики магнитного поля невозfO определить в каждой точке. Кроме того, подводящие провода создают свое магнитное поле, что искажает исследуемое магнитное поле. Все это снижает точность, исследований.

15

Для перемещения витков.и датчиков Холла используютсистему перемещения и фиксации, что усложняет построение распределения магнитного поля и еще больше снижает.точность иссле20дований.

Целью изобретения является повышение точности измерения и индикации магнитных полей в малых обьёмах.

25

Цель достигается согласно способу основанному на создании электромагнитного поля и определении его параметров, в котором магнитное поле преобразуют в вихревые токи и. ло-

30 кально усиливают их сканирующим лучом света с последующей фиксацией результатов.

На фи-г. 1 показана структурная qxма, с помощью которой производится исследование магнитного -поля; на фиг. 2 - картина распределения магнитного поля витка с током.

Устройство для реализации способа ,содержит источник электромагнитного поля в виде витка 1 с током подключенный к измерителю добротности 2. . Созданное магнитное поле витком 1 с током преобразуют в вихревые токи в полупроводнике-3 (пластины или пленки) , расположенном в исследуемой области пространства с магнитным полем Вихревые токи в полупроводнике 3 возникают в результате наличия в нем свободных носителей зарядов. Величина вихревых токов зависит от ко 1центрации свободных носителей зарядов в полупроводнике и величины магнитного поля. Возникнув, вихревые токи оказывают реакцию на магнитное поле и изменяют добротность контура, в который подключен виток. Таким образом величина добротности, показываемая измерителем добротности 2, зависит от концентрации свободных носителей зарядов в полупроводнике. Затем вихревые токи усиливают лучом света, падающим на полупроводник, от сканирующего .источника 4 света.

Устройство работает следующим образом.

При освещенииполупроводника 3 в результате внутреннего фотоэффекта возникают избыточнь1е свободные носители заряда. Увеличение концентрации свободных носителей зарядов усиливает вихревые токи, что, как было описано вьпае, изменяет добротность катушки. Усиление вихревых токов осуществляют в локальных областях. Луч света сканирует поверхность полупроводника 3. Там, где напряженность магнитного поля больше, там больше величина вихревых токов и больше реакция их на магнитное поле. Сканируя лучом света/поверхность полупроводника и фиксируя изменение добротност по показаниям измерителя добротности 2, строят картину распределения магнитного поля. Помещая полупроводник в разные области пространства, снимают картину распределения магнитного поля в необходимой плоскости. Полупроводник выбираютнемагнитным и так чтобы незначительно искажалось магнитное поле. Подключая к выходу измерителя добротности 2 самопишущий прибор или осциллограф, визуализируют магнит ое поле. За начало отсче та принимают центр витка 1. Наибольшее, значение до (разность добротност неосвещенного и освещенного полупроводника) наблюдается в центре витка

1 и величинами постепенно уменьшается к краям витка.Вместо витка с током можно использовать любой другой источник электромагнитных волн, магнитное поле которого нужно исследовать . Подключив к измерителю добротности 2 (или другому прибору, определяющему характеристики магнитного поля) самопишущий прибор или осциллятор, можно визуализировать магнитное поле. Помещая в магнитное поле материалы и исследуя описанным способом магнитное поле, можно определить магнитные свойства материалов Луч света можно сфокусировать до размеров в несколько микрон. Учитывая, )что витки с током и датчики Холла имеют размеры в несколько миллиметров, видно, что локальность индика-. ции .увеличивается натри порядка. Эт позволяет проводить индикацию магнитных полей в малом.объеме и увеличивает точность индикации, так как магнитное поле на расстоянии в несколько миллиметров может значительно изменить конфигурацию и величину.

У известных способов система перемещения связана механически с витками с током или датчиками Холла и находится вблизи магнитного поля, а отдельные элементы (для крепления витка или датчика) непосредственно перемещаются в магнитном поле. Учитывая , что все размеры ограничены и требуются материалы, минимально искажающие магнитное поле, конструкции перемещения обычно очень сложны.

Элементы сканирования луча света в предлагаемом способе нах,одятся около осветителя, который расположен на значительном расстоянии от магнитного поля и не может искажать его. Это .условие не ограничива,ет размеров сканирующего, элемента, что упрощает построение картины распределения магнитного поля или визуализации его

Формула изобретения

Способ топографирования магнитного поля, основанный на создании электромагнитного поля и определении его параметров, отличающийся тем,.что, с целйю увеличения точности измерения и индикации магнитных полей в малых объемах, магнитное поле преобразуют в вихревые токи и локально усиливают их сканирующим лучом света, с последующей фиксацией результатов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР .№ 570857. кл. G 01 R 33/06, 1978.