Способ ориентирования магнитного поля радиоспектрометра

Способ ориентирования магнитного поля радиоспектрометра

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при изучении магнитоанизотропных явлений в физике твердого тела, а также для ориентирования систем относительно внешних магнитных полей. Целью изобретения является повышение точности и уменьшение затрат времени на ориентирование магнитного поля спектрометра относительно образца, а также обеспечение возможности ориентации магнитного поля радиоспектрометра относительно внешнего магнитного поля. Способ включает регистрацию спектра поглощения мощности СВЧ антиферромагнетиком и стабилизацию резонансных условий по величине магнитного поля, производят стабилизацию резонансных условий по величине угла между направлением магнитного поля и осью легкого намагничивания антиферромагнетика за счет создания дополнительного магнитного поля, направленного ортогонально основному магнитному полю спектрометра. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИК

„„80„„1479858 А1 (5i) 4 С 01 N 24/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

На фиг. 1 представлена зависимость интенсивности поглощения СВЧ мощности легкоосным антиферромагнетиком (АФМ) от величины магнитного поля Н и его направления, характеризуемого углом (1 ; на фиг. 2 блое-схема устройства, реализующего

1 способ ориентации;на фиг,3 — зависимость сигнала на синхронном детекторе от величины угла <1 .

В данном случае угол 1 характеризует отклонение направления магнитного поля, действующего на АФМ, от направления легкого намагничивания антиферромагнетика. Зависимость ин— тенсивности поглощения Т. от угла V

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4107466/31-25 (22) 11.07.86 (46) 15.05.89. Бюл. ¹ 18 (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро Донецкого. физико-технического института AH УССР (72) В.Т.Телепа и В ° Н.Васюков (53) 538.113(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 811 134, кл. G 01 N 24/10, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹- 721665, кл. С 01 N 24/00, 1980. (54) СПОСОБ ОРИЕНТИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ РАДИОСПЕКТРОМЕТРА (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при изучении магнитоанизотропных явлений в физике твердого тела, а также для ориентирования систем относительно внешних

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при изучении магнитоанизотропных явлений в физике твердого тела, а также для ориентирования систем относительно внешних магнитиых полей.

Целью изобретения является повыщение точности и уменьшение затрат времени на ориентирование магнитного поля ради о спектр ометр а относительно образца, а также обеспечение возможности ориентации магнитного поля

I радиоспектрометра относительно внешнего магнитного поля. магнитных полей. Целью изобретения является повышение точности и уменьшение затрат времени на ориентирование магнитного поля спектрометра относительно образца, а также обеспечение возможности ориентации. магнитного поля радиоспектрометра относительно внешнего магнитного поля ° Способ включает регистрацию спектра поглощения мощности СВЧ антиферромагнетиком и стабилизацию резонансных условий по величине магнитного поля, производят стабилизацию резонансных условий по величине угла между направлением магнитного поля и осью легкого намагничивания антиферромагнетика за счет создания дополнительного магнитного поля, направленного ортогонально основному магнитному полю спектрометра. 1 э.п. ф-лы,З ил.

1479858

Ю = 100 кГц) . носит резко выраженный резонансный характер (фиг. 1) с шириной резонансного поглощения, взятой иа полувысоо те интенсивности d y 10 . Малое значение d

АФМ.

Система ориентирования для осуществления данного способа содержит (фиг. 2) приемник 1 спектрометра, блок 2 стабилизации резонансных условий по величине магнитного поля, катушки 3 основного магнитного поля спектрометра, катушки 4 компенсирующего магнитного поля, катушки 5 модуляции магнитного поля, блок 6 стабилизации резонансных условий по направлению магнитного поля, катушки 7 дополнительного магнитного поля, катушки 8 модуляции угла ориентации магнитного поля, резонатор 9 и кристалл 10 ромбического антиферромагнетйка.

Блок 2 стабилизации резонансных условий по величине магнитного поля включает резонансный усилитель 11 на частоте модуляции основного магнитного поля Ci7 синхронный детектор 12, переключатель 13, усилитель 14 мощности и генератор 15, генерирующий напряжение с частотой Я, .

Блок 6 стабилизации резонансных условий по направлению магнитного поля включает реэопансный усилитель 16 на частоту модуляции дополнительного магнитного поля Я, синхронный детектор 17, переключатель 18, усилитель 19 мощности, генератор 20 частоты И, опорное сопротивление 21 и устройство 22 поворота, осуществляющее разворот системы катушек 3, 4, 5, 7 и 8 относительно резонатора

9 либо разворот системы катушек 3, 4, 5, 7 и 8 с жестко закрепленным относительно них резонатором 9. вокруг вертикальной оси, проходящей через центр резонатора 9. Ось катушек 7 и

8 ортогонально закреплена относительно оси катушек 3, 4 и 5. Основное магнитное иоле спектрометра и дополнительное модулируются с частотами

Я,, Mq, различающимися на несколько порядков (например, (:., = 100 Гц, 5

10 t5

При появлении тока в катушках 7 или 8 вдоль оси Y возникает магнитное поле Н, которое, складываясь с компонентой поля Н, создаваемого катушками 3, 4 и 5, приводит к от.клонению результирующего магнитного поля Н от оси Х. Подавая на катушки 8 переменное напряжение с частотой я, можно промодулировать вектор результирующего магнитного поля

Н, по углу (11 . Детектируемый синхронным детектором 17 сигнал зависит от величины угла g отклонения Н от оси легкого намагничивания (01Ш) кристалла АФМ и имеет форму, представленную на фиг. 3. Если направление магнитного поля системы изменяется в интервале углов Щ вблизи

ОЛН АФМ, то на выходе синхронного детектора 17 наблюдается сигнал, про. порциональный углу отклонения, который, будучи поданным через усилитель мощности 19 на катушку 7, создает дополнительное магнитное поле, параллельное оси У, такое, что результирующее магнитное поле Н „ будеть иметь направление, совпадающее с 031Н АФМ.

При этом на сопротивлении 21 возникает напряжение, пропорциональное (1, которое может быть подано на регистрирующий прибор, либо на устройство 22,поворачивающее магнит.

Способ ориентации осуществляется следующим образом.

Первоначально устанавливают зна/ чение основного магнитного поля спектрометра в пределах ширины 1 Н резонансной линии вблизи значения поля спин-флоп перехода Н . Вращая магнитную систему относительно резонатора, устанавливают угол (p в пределах ширины 1 11 вблизи нулевого значения первой производной по. углу от поглощения СВЧ поля. Включение переключателя 13 обеспечивает срабатывание автоподстройки резонансных условий по величине магнитного поля.

Включение переключателя 18 приводит к возникновению на выходе синхронного детектора 17 сигнала автоподстройки по углу р, и устройство 22 поворота системы поворачивает систему магнитных катушек до совпадения напряжения Н с осью легкого намагний чивания АФМ.

Если вместо устройства 22 поворота магнита установить достаточно точтолько в том случае, если компонента вдоль оси Y отлична от нуля (магнит будет поворачиваться до тех пор, 5 пока ОЛН не совпадет с направлением внешнего магнитного поля) .

Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно сократить затраты времени на ориентацию эа

1ð счет обеспечения возможности автоматизации процесса ориентации. Кроме того, использование высокоанизотропных магнитных свойств антиферромагнетика обеспечивает высокую точность ориентации магнитной системы.

Формула изобретения

2р ного поля радиоспектрометра, основанный на фиксировании спектра поглощения мощности СВЧ антиферромагнетиком, модулировании величины магнитного поля радиоспектрометра, соз25 даваемого катушками, синхронно с частотой модуляции величины магнитФ ного поля, детектировании сигнала антиферромагнитного резонанса (АФМР) и создании дополнительного магнитногс рполя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и уменьшения затрат времени на ориентирование магнитного поля радиоспектрометра относительно образца, одновременно с модупированием магнитного поля по величине, модулируют направление магнитного поля радиоспектрометра синхронно с частотой модуляции направления магнитного поля, 4р и создают дополнительное магнитное поле, ортогональное магнитному полю системы, величина которого пропорциональна сигналу АФМР, продетектированному по частоте модуляции направ45 ления °

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения возможности ориентации магнитного поля радиоспектрометра относи5р тельно внешнего магнитного поля, фиксируют спектр поглощения мощности

СВЧ антиферромагнетика, жестко закрепленного относительно катушек радиоспектрометра. i 147385Н ный регистрпрую1цтй прибор (вольтметр), то механически вращая систему магнитных катушек относительно резонатора и контролируя сигнал на сопротивлении 21, можно так же точно, как и в прототипе,. выставить направление магнита вдоль ОЛН кристалла

АФМ, но при этом значительно сокращается время, затрачиваемое на ориен. тацию.

Если сигнал автоподстройки угла подан на устройство 22, поворачивающее систему, то система автоматически занимает направление,при котором магнитное поле, создаваемое катушками 3 и 4, будет направлено вдоль

ОЛН кристалла АФМ.

Если после ориентирования системы вдоль ОЛН кристалла АФМ резонатор жестко закрепить относительно магнитной системы, то система в целом может быть использована как чувствительный элемент к направлению внешнего магнитного поля.

При внешнем магнитном поле, направленном вдоль оси Х .(в данном случае и вдоль OJIH кристалла АФМ), срабатывает автоподстройка величины магнитного поля. При этом сигнал автоподстройки по углу равен нулю и направление системы в пространстве сохраняется.

При внешнем магнитном поле, направленном ортогонально оси Х (перпендикулярно ОЛН АФМ), возникает результирующее магнитное поле Н, отклоненное от ОЛН кристалла АФМ. При этом на выходе синхронного детектора

1? возникает сигнал, пропорциональный углу (отклонения H от ОЛН, который, поступив на устройство 22 . поворота системы, поворачивает систему совместно с резонатором до тех пор, пока ОЛН кристалла АФМ не совпадает с осью внешнего магнитного поля.

Работу системы ориентации в случае направления внешнего магнитного поля при произвольном угле к ОЛН можно понять на предыдущих двух примерах, если разложить внешнее магнитное поле на две компоненты: одну вдоль ОЛН, а другую — ортогонально ей. Поворот системы осуществляется

1. Способ ориентирования магнит1479858 фад

Риг.2

Составитель A.ôåäoðoâ

Редактор Л.Веселовская Техред:М.Дидык Корректор С.Шекма

Заказ 2537/43 Тираж 790 Подписное

ВНИИП

ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101