Способ определения магнитной восприимчивости диаи парамагнетиков

Способ определения магнитной восприимчивости диаи парамагнетиков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в научных исследованиях и производстве при изучении магнитных свойств диаи парамагнитных материалов. Целью изобретения является повышение достоверности измерения магнитной восприимчивости диаи парамагнетиков путем учета вклада имеющихся в них сильномагнитных включений. Использование изобретения обеспечивает по сравнению с известными способами возможность определить магнитную восприимчивость образца, соответствующую данному значению напряженности магнитного поля, идентифицировать сильномагнитные включения в диаили парамагнитной матрице, искажающие результат измерения х материала, и тем самым повысить степень достоверности измерений х. 2 ил. .« (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН. ае св (1)5 G 01 N 27/74

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4641683/21 (22) 25.01.89 (46) 07.06.92. Бюл. М 21 (71) Иордовский государственный университет им. H.Ï.Îãàðåâà (72) К,H.Hèùåâ, H.À.Ñìîëàíîâ, С.В.Кудрявцев и К.В.Саврасов (53) 621.317.44(088.8) (56) Страхов Jl.П. и др. Установка для измерения .магнитной восприимчивости в условиях высокого вакуума. - Вестник Ленинградского университета, сер. физика, химия, 1973, Р" 1.б, с. 139 и 140; (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИАП!ИТНОЙ

ВОСПРИИИЧИВОСТИ ДИА- И ПАРАИАГНЕТИКОВ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть испопьзоваИзобретение относится к.измерительной технике и может быть использовано в научных исследованиях и производстве при изучении магнитных свойств диа- и парамагнитных материалов.

Цель изобретения - повышение достоверности измерения магнитной вос» приимчивости диа- и парамагнетиков за счет учета вклада имеющихся в них сильномагнитных включений.

На фиг. 1 представлена схема.устройства, реализующего предлагаемый способ; на Фиг. 2 - график зависи- мости смещения образца напряженности и градиента напряженности магнитного

2 но в научных исследованиях и производстве при изучении магнитных свойств диа- и парамагнитных материалов.

Целью изобретения является повышение достоверности измерения магнитной восприимчивости диа- и парамагнетиков путем учета вклада имеющихся в них сильномагнитных включений. Использование .изобретения обеспечивает по сравнению с известными способами возможность определить магнитную восприимчивость образца, соответствующую данному значению напряженности магнитного поля, идентифицировать сильномагнитные включения в диа- или парамагнитной матрице, искажающие ре- а зультат измерения х материала, и тем самым повысить степень достоверности измерений х. 2 ил.. поля от точек расположения постоян 3 ного магнита.

В способе измерения магнитной восприимчивости диа- или парамагнитных образцов, при котором образец подве-. шивают на тонкой нерастяжимой ни ти в межполюсном зазоре постоянного магнита, который перемещают относительно образца в горизонтальном направлении и измеряют отклонения образца, соответствующие фиксированным поло- 3 жениям магнита, с помощью неподвижно и установленного около исследуемого образца на оси перемещения магнита дат; чика напряженности магнитного поля косеенно определяют усредненные по объему образца значения напряженности

173 и градиента магнитного поля, действующего на образец; рассчитывают зна-. чения магнитной восприимчивости, соответствующие данным значениям на-. пряженности магнитного поля.; из полевой зависимости магнитной восприимчивости образца определяют напряженность поля насыщения сильномагнитных включений Нис, и соответствующее положение образца на оси Х в межполюсном пространстве постоянного магнита хор,, при Н И о и соответственно х х„ц .рассчитывают значение магнитной восприимчивости диа- или . парамагнитной матрицы, свободной от сильномаrнитных включений.

При перерещении магнита с заданным шагом получают совокупность значений напряженности магнитного поля

Н;; (i=1,2,3,...,n), где i — номер шага, а также совокупность значений отклонения образца Д1;, соответствующих координатам точки подвеса маятника Х,,Х<,...,Х„. При малом шаге дискретного перемещения магнита или его непрерывном перемещении резуль" таты измерения Н 6 1 можно представить в виде функций Н=Н(х) и Д 1=

1(х); где х - текущая координата, характеризующая положение магнита относительно системы датчик - образец (фиг..2). Данному значению х соответствуют значения Д1.(х) и Н(х), относящиеся к разным точкам магнитного поля, смещенным одна относительно другой на расстояние Дх ..

Для определения величины {, соответствующей данному значению Нс, 3н . находят значения Д1, Н и G= -- — гра3х . диент напряженности магнитного поля, относящиеся к реальной точке магнит. ного поля, в которой находится ис-следуемый образец. Тогда с учетом выбранного маятникового способа регистрации силы, действующей на образец, для координаты Х выполняется соотношение

mphil(X+hXо)

- — - — — — =в Н(х) С(х)

Ь

t где m — масса образца;

g - -ускорение свободного падения;

L — - длина нити,, на которой подвешен образец.

Неизвестное значение 6 Х, которое зависит от конкретной установки образца, определяют из условия, согласно которому максимальное значение от9271

4 клонения диа- или парамагнитного об-: разца наблюдается в той точке неоднородного поля, в которой величина

3Н

5 Н(х) ° — (х) имеет максимальное зна а чение.

Поэтому (2) 40

ЪЫ 61

Н G ° Ь (4) Для определения значений 6 1, Н и

С в каждой точке оси Х экспериментальные зависимости 6,1(х) и Н(х) подвергают процедуре сглаживания методом сплайнов или аппроксимации дробно-рациональными Функциями. Полученные в результате этой процедуры Функции О1О(х) и Нщ(х) мОжнО счи" тять аналитически заданными чтО позволяет рассчитать их значения и значения их производных в любой точ- . ке оси Х. Таким Образом, в частности, находятся значения градиента

55 магнитного поля g — =G.

3Нц

Э с х

Результатом измерений является зависимость g(H) по. виду которой можно судить о наличии в исследуе"

Дх =x -х

10 МЦкф aKI

l5

Д1(х) .

Положение образца в межполюсном пространстве магнита отличается от координаты точки подвеса на величину Д 1{х) отклонения образца под действием поля. Поэтому расстояние между датчиком и образцом определяют из соотношения

1 о ямак ХЮ мкс+Р як (3)

25 где Д 1 „, — максимальное отклонение образца от положения рав- . новесия;

Р= -1 для диамагнетика, Р=1 для парамагнетика. ч

30 Тогда данному положению системы .датчик - образец относительно магнита, задаваемому текущей координатой х, соответствуют значения 4 1(х), H=H(x<), С=С(х ), где Х =Х+4Х, Х ==Х-P. Д1{х+Дх,), а магнитная воспри" имчивость, соответствующая напряженности поля Н, определяется из соотношения

39271 му на образец, до положения, соответ

còsóþùåãî максимальной напряженности, зависимости Н(х) и Ь 1.(х) подвергаются математической обработке на ЭВИ.

При этом экспериментальные зависимости аппроксимируются сплайнами, формируются сглаженные функции Н (x) и

3 J >(x), с помощью которых вычисляются значения Д„1(Х,), Н(Х ) и G(X ), необходимые для расчета g(; по формуле (4) . Используя рассчитанную по (4) зависимость К (H) образца, определяют Н„и х, после чего применяют формулу (5) для расчета значения )(а, соответствующего магнитной восприимчивости диа- или парамагнитной матрицы, свободной от сильномагнитных включений.

2 ° а S (5) смаке где $- J Ь1(х) dx.

"нас

Пример. Способ измерения магнитной восприимчивости диа- и парамагнетиков реализуют следующим образом.

Исследуемый образец 1 объемом

2 Ф 2,5 ммз подвешивают на вольфрамовой проволоке длиной 0,9 м диаметром 5 мкм в межполюсном пространстве постоянного магнита 2 (зазор - 16 мм, максимальная напряженность поля10 кЭ). Иагнит установлен на тележке, способной двигаться поступательно вдоль определенной оси с шагом 1 мм.

На расстоянии 4-5 см от образца 1 на оси, проходящей через центр зазора и совпадающей по направлению с направлением .движения магнита 2, устанавливается холловский датчик 3 (объемом 40

1,5 х 1,0 I 0,2 ммз) .напряженности магнитного поля. Отклонения образца 1 от положения равновесия 6 1(х), обусловленные действием неоднородного поля, регистрируются с точностью I мкм 4! с помощью оптико-механической системы (не показана). Напряженность магнитного поля Н(х) измеряется с помощью измерителя магнитной индукции

0 "8. 50

Измерение магнитной восприимчи" вости осуществляют следующим образом.

При каждом положении магнита относительно системы датчик - образец фик55 сируются значения Н и 6,1. Полученные при перемещении магнита от положения, соответствующего минимальному (практически нулевому) полю, действующе20

Использование предлагаемого спосо" ба измерения магнитной. восприимчивости обеспечивает по сравнению с известными способами возможность определить

25 магнитную восприимчивость образца, соответствующую данному значению напряженности магнитного поля, идентифицировать сильномагнитные включения в диа- или парамагнитной матрице, ис"

З0 кажающие результат измерения )(материала, и тем самым повысить степень достоверности измерений 7, .

Формула изобретения

S

17 мом диа- или парамагнитном образце сильномагнитных включений. Если такие включения в образце имеются, то в области слабых полей модуль диамагнитного образца с увеличением Н уменьшается, а парамагнитного - увеличивается. При Н > Н„„, где Нкцснапряженность поля насыщения включений, 3. = =const и соответствует восо приимчивости диа- или парамагнитной матрицы, свободной от сильномагнитных включений. Определив Нкаси соответствующее Х„ для более точного измерения „о, используют собственно метод Торпа-Зенфтла, согласно которому

Способ определения магнитной восприимчивости диа- и парамагнетиков, включающий воздействие на исследуемый образец, подвешенный на тонкой нити, неоднородным магнитным полем движущегося по горизонтали постоянного магнита, определение зависимости смещения по горизонтали исследуе- мого образца от положения постоянного магнита,. измерение максимального значения напряженности воздействующего неоднородного магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью повышения. достоверности, измеряют в фиксируемой относительно исследуемого образца точке зависимость напряженности воздействующего на исследуемый образец магнитного поля движущегося постоянного магнита от его положения, затем по полученной зависимости и зависимости смещения исследуемого образца от положения постоянного магнита определяют значения напряженности и градиента магнит1739271

2Б s

"маке рде 8» J aX(x)dx

1 нас

Хе мокс

g< еахс

Фиг.2.Составитель Ф.Тарнопокьскэя

Редактор А.Козориэ - Техред A,êpàâ÷óê

t з

Корректор A-Обручар

Заказ 1999 Тираж. Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 ного поля в точках расположения исследуемого образца, по которым определяют зависимость магнитной восприимчивости исследуемого образца от напряженности магнитного поля, из . которой определяют значение напряженности магнитного поля и соответствующее смещение постоянного магнита, при которых магнитная восприимчи1 вость исследуемого образца постоянна и определяется из следующих соотношений:

1 магнитная восприимчивость диа- и парамагнетиков;

В " ускорение свободного падения; .х,х маке нас .смещения постоянного магнита относительно исследуемого образца;

Н и Р

Макс нас максимальные значения напряженности магнитного поля и напряженности при которой магнитная восприимчи- . .вость образца постоянна; .6 1 " смещение образца при воздей5 ствии на него магнитного по" ля постоянного магнита;

Ь вЂ” длина тонкой нити, на которой подвешен образец.