Система электрических катушек для создания градиентного регулируемого магнитного поля в заданном объеме

Система электрических катушек для создания градиентного регулируемого магнитного поля в заданном объеме

Реферат

Изобретение относится к технике создания магнитных полей.

Известна система катушек Гельмгольца, представляющая систему из двух симметричных относительно плоскости z=0 токовых витков, у которых расстояние между центрами витков по вертикали равно радиусу витка. Недостатком данной системы является ограниченная пространственная область регулирования магнитного поля.

Наиболее близкой по технической сущности и принятой авторами в качестве прототипа является система электрических катушек для создания градиентного магнитного поля, состоящая из двух параллельных пластин, на поверхностях которых аксиально расположены электрически соединенные последовательно катушки с противоположным направлением намотки, имеющие по две концентрично расположенные последовательно электрически соединенные секции, диаметры которых соответственно равны 1,46 и 0,52 расстояния между электрическими катушками [1]. Недостатком описанной системы является небольшая область регулируемого градиента магнитного поля, составляющая менее 33% куба, построенного относительно параллельных пластин известной конструкции, а также возможно лишь перпендикулярное направление создаваемого такой системой катушек градиента магнитного поля относительно плоскостей пластин.

Целью изобретения является расширение области с регулируемым градиентом магнитного поля до объема куба.

Поставленная цель достигается тем, что система состоит из шести пластин, образующих куб, на каждой паре параллельных граней которого аксиально расположены электрически соединенные последовательно катушки с диаметрами, равными ширине грани куба. Питание каждой пары параллельных катушек осуществляется с помощью индивидуальных источников регулировки питания, которые управляются блоком программной регулировки амплитуды и фазы.

На чертеже схематично изображена система электрических катушек.

Система электрических катушек для создания градиентного регулируемого магнитного поля в заданном объеме состоит из шести пластин 1, выполненных из электроизоляционного материала, образующих куб. На пластинах выполнены электрические катушки 2, 2', 3, 3', 4, 4'. Направление намотки электрических катушек на параллельных гранях - противоположное. Витки катушек уложены в соответствующие пазы или могут быть изготовлены другими способами. Диаметр катушек равен ширине грани куба, то есть расстоянию между параллельными катушками, что по расстоянию попадает в диапазон между внутренним и внешним диаметром секций системы электрических катушек для создания градиентного магнитного поля [1], составляющими соответственно 0,52 и 1,46 расстояния между электрическими катушками. Каждая пара катушек 2-2', 3-3', 4-4' подключается к выходам индивидуальных источников регулировки питания 5, 6, 7, в которых вырабатывается ток необходимой для создания заданного градиента магнитного поля амплитуды и фазы. Величина амплитуды и фазы тока для каждой пары катушек рассчитывается согласно заданному магнитному полю в блоке программной регулировки амплитуды и фазы 8.

Система работает следующим образом. В блок программной регулировки амплитуды и фазы вводится информация о необходимой величине и направлении градиента магнитного поля. Блок вырабатывает управляющие сигналы, которые поступают на индивидуальные источники регулировки питания. В источниках регулировки питания создается ток требуемой амплитуды и фазы, который подается на входы соответствующих пар параллельных катушек. При протекании тока по одной паре катушек создается магнитное поле с градиентом, направленным перпендикулярно плоскостям катушек. Протекание тока с различной амплитудой и фазой по всем трем парам параллельных катушек позволяет ориентировать вектор градиента магнитного поля в любом направлении в пространстве и с любым значением модуля градиента от нуля до максимального значения.

Источники информации

1. Авт. св. RU 2009519, кл. G 01 R 33/24.

Система электрических катушек для создания градиентного регулируемого магнитного поля в заданном объеме, состоящая из шести пластин, образующих куб, на каждой паре параллельных граней которого аксиально расположены электрически соединенные последовательно катушки с диаметром, равным ширине грани куба, с противоположным направлением намотки, отличающаяся тем, что, с целью расширения области с регулируемым градиентом магнитного поля до объема куба, каждая пара катушек подключена к выходу индивидуального источника регулировки питания, входы которых соединены с выходом блока программной регулировки амплитуды и фазы.