Магнетометр
Иллюстрации
Реферат
Класс 21 е, М/
Ф
ПЛ Т Й Н Т Г1 Я l4 3 0 6 P C T E H N C
ОПИСАНИЕ м агнето метра.
К патенту Я. Г. Дорфмана, заявленному 31 октября 1927 года (заяв. саид. J4 20483).
О выдаче патента опубликовано 31 декабря 1929года. Действие патента распространяется на 15 лет от 31 декабря 1929 года.
Для исследования магнитных свойств ферромагнитных веществ (железо, никкель и т. и.) и для определения их характеристических магнитных констант в абсолютной мере, обычно пользуются приборами, именуемыми магнетометрами.
Имеется несколько типов магнетометров, как-то: Kohlrauch а, Gumlich а, Bozorth а, Rnwers а и друг., которые основаны на следующих принципах.
Образец исследуемого металла (в виде цилиндра или эллипсоида) помещается внутри прямого соленоида. По обмотке соленоида проходит постоянный тоК создающий внутри магнитное поле, намагничивающее образец. Неподалеку от соленоида помещается индикатор, т.-е. подвешенная на вертикальной нити магнитная стрелка (иногда целая система связанных вместе стрелок), либо катушечка (по которой во время работы пускается постоянный ток). На некотором расстоянии от индикатора помещается второй соленоид - компенсатор. Пусть образец еще не вложен в первый соленоид. Если теперь по первому соленоиду пустить ток, то индикатор отклонится от своего нулевого положения. Тогда экспериментатор подбирает токи во втором соленоиде (компенсаторе) так, чтобы действие второго .соленоида на индикатор в точности компенсировало бы действие первого соленоида при любой силе. тока в первом соленоиде. Если после этого вложить образец в первый соленоид; то к действию первого соленоида на индикатор прибавится действие намагниченногообразца. Теперь можно поступить двумя путями 1) либо передвигать компенсатор до тех пор, пока его действие не скомпенсирует действия образца, 2) либоустроить -предварительно в компенсаторе вторую обмотку, пропуская по ней ток,. подобранный таким образом, что индикатор возвращается к нулевому положению.
Теперь, если мы можем определить в абсолютной мере силу, с которой компенсатор действовал на индикатор, то тем самым мы можем определить в абсолютной мере действие образца. Если,. кроме того, нам известны расстояние между магнитными полюсами в образце (положение полюсов не совпадает с концами образца) и расстояние от середины образца до индикатора, то, как явствует из элементарной физики, мы можем определить в абсолютной мере магнитный момент образца. Обыкновенно нас интересует не магнитный момент, а намагничение образца и мы хотим знать при этом в абсолютной мере величину поля, намагничивавшего образец.
Все указанные системы магнетометров не могут однако претендовать на название прэцизионных приборов, ибо ука; занные величины не даются им и с любой степенью точности. В самом деле, действие компенсатора издали на индикатор не может быть теоретически рассчитано с любой степенью точности, а тем более измерено экспериментально, .далее, расстояние между полюсами во5разце может быть теоретически вычислено с точностью, не превышающей 10%,,ибо это расстояние само изменяется различно для различных материалов по мере намагничения в пределах 10%, и наконец, поскольку соленоид - компенсатор создает поле, обратное полю первого соленоида, образец подвергается на самом деле действию обоих полей, при чем поле компенсатора не может быть точно учтено. Эта неточность еще усугубляется изменением поля компенсатора, происходящим либо от перемещения компенсатора, либо от подбора тока в нем.
Предлагаемое изобретение касается магнетометра и имеет целью устранение упомянутых недостатков путем применения двух вертикально подвешенных и питаемых попеременно постоянным током индикаторных катушек, помещенных в двух диаметрально противоположных частях магнитного поля, создаваемого двумя тороидальными обмотками, из, коих одна предназначена компенсировать ток намагничивающего соленоида, а другая— компенсировать действие образца.
Магнетометр, схема которого изображена на чертеже, основан на следующих принципах. 1) соленоид, намагничивающий образец, остается неизменным, 2) компенсатор изготовляется в виде замкнутого тора, в узком прорезе которого помещается индикатор. На торе имеются две, обмотки, из коих одна служит для компенсации действия первого соленоида, а вторая для компенсации действия об:разца. Действие тока, проходящего по обмоткам тора . на индикатор, находящийся внутри узкого выреза, может быть вычислено с любой степенью точности. Поскольку компенсатор является замкну- тым, действие его поля на образец исключается. Компенсатор неизменно укреплен на одном штативе с индикатором;
3) расстояние между полюсами в образце может быть легко измерено непосредственно и с любой степенью точности, если вместо одного индикатора, поместить два индикатора на различных расстояниях от образца. Для этого в предлагаемой конструкции в компенсаторе имеются два узких выреза на противоположных концах диаметра тора; внутри каждого расположен индикатор. Измерения производятся поочередно; 4) для того, чтобы два близко стоящих индикатора не действовали друг на друга, а также для того, чтобы их показания были сравнимы, и чувствительность не менялась со временем — индикаторами служат подвешенные на вертикальной нити катушечки, по которым поочередно пускаются ров-. ные постоянные токи.
На чертеже, изображающем схему устройства прэцизионного магнетометра обозначают: а — соленоид, внутри которого помещается исследуемый образец; 6— тор-компенсатор с двумя обмотками: тонкой — для компенсации действия образца и толстой — для компенсации действия соленоида; с и d — индикаторные катушки на вертикальном.подвесе, отклонение которых отмечается зеркальным отсчетом;
e — переключатель, позволяющий включать ток в катушки с и d поочередно;
f — батарея, питающая индикаторные катушки с и d; g — реостат для регулирования силы тока в катушках с и а;
i — реостат для регулирования тока в тонкой обмотке тора; — батарея, питающая тонкую обмотку тора; 1 — шунт, ответвляющий ток от соленоида а в толстую обмотку тора; т — батарея, питающая соленоид а и толстую обмотку тора; п — реостат для урегулирования тока в соленоиде а.
Предмет патента.
Магнетометр, характеризующийся применением двух вертикально подвешенных и питаемых попеременно постоянным током индикаторных катушек с и d, помещенных в двух противоположных частях магнитного поля, создаваемого двумя тороидальными обмотками, из коих одна предназначена компенсировать ток намагничивающего соленоида а, а другая — компенсировать действие образца.