Патент ссср 345457

Патент ссср 345457

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 345457

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетския

Социалистическия

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 28ЛХ.1970 (№ 1478478/18-10) М. Кл. 6 01г 33/02 с присоединением заявки ¹

Приоритет—

Опубликовано 14.Ъ 11.1972. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 4ХП1.1972

Комитет по делаМ изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 821.317.42(088.8) Автор изобретения

ИР(Q

Я. И. Розенберг

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕОДНОРОДНОСТИ

МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к устройствам для измерения неоднородности магнитного поля в зазоре магнита, основанным на использовании сигналов от ферромагнитных датчиков, наблюдаемых на экране осциллографа.

Для измерения неоднородности магнитного поля магнитов с малыми зазорами (klallpkIмер, используемых в квантовых парамагнитных усилителях) используют я датчики парамагнитного резонанса в диапазоне СВ"1, и;1eющие весьма малые габариты (0,5 лтл)

В качестве парамагнитных датчиков в диапазоне СВЧ обы шо используются монокрпсталлы а,<х-дифенил-P - пикрилгидразила (ДФПГ), имеющие узкую (2э) линию парамагнитного резонанса.

Монокристаллы феррита по сравнению с монокристаллами ДФПГ дают значительно большие сигналы ферромагнитного резонанса с узкой линией (0,5э), однако для исключения влияния внешней температуры на величину коэффициента пропорциональности между величинами поля и частоты СВЧ-сигнала феррит необходимо определенным образом ориентировать относительно направления магнитного поля, что довольно сложно.

Для устранения влияния нестабильности частоты генератора СВЧ на 1очность измерения неоднородности магнитного поля (в случае исследования электромагнита так ке для устранения влияния нестабильности величины тока через е;о обмотку) используются два образца гидразпла, установленных в одном резонаторе на фиксированном расстоянии d

5 друг от друга в некотором направлении Л.

В случае, когда значения поля магнита в точках нахождения образцов разли шы, на экране осциллографа наблюдается от каждого из образцов по кривой ферромагнитного

10 резонанса при текущем значе1м и модулирующего поля, сответствующем парамагнитному резонансу в этих образцах. По расстоянию я!ежду этllя1п 1 рпвыми па развертке осциллографа (прп известной величине модуляции

15 магнитного поля) находится разность между величинами постоянного поля в точках нахождения образцов.

Перемещая резонатор с образцаяги (или магнит) в направлении Х на "елпчпну d, каж20 дый раз находим разность между величинами постоянного поля в двух следу.ощпх точках зазора магнита, в одной пз которых уже находился один пз образцов. Таким способом находится распределение поля в "àçîðå маг25 нита.

Калибровку модулпрующс;о поля с требуеъ!ой точность!0 можно Обсспе п1тl. с пояlощью кривой ферромагнитного резонанса от одного образца, последовательно у-тана>! ее на

30 концах горизонтальной развертки осцпллогра345457 фа, — по разности частот генератора СВЧ, либо с помощь о эталонной катушки индуктивности, помещаемой в зазоре магнита, по наведенной в ней ЭДС гри модуляции поля.

При нестабильности частоты генератора

СВЧ или величины тока в обмотке электромагнита каждая из кривых ферромагнитного резонанса смещается на горизонтальной развертке осциллографа на одну и ту же величину и расстояние между ними не изменяется.

Целью изобретения является повышение точности и снижение трудоемкости измерения неоднородности магнитного поля.

Эта цель достигается тем, что один из двух парамагнитных (или ферромагнитных) образцов помещен в первый перемещаемый волновод, а другой образец — во второй дополнительный неподвижный волновод, причем оба волновода соединены между собой подвижным волноводным соединением и запитываются от одного генератора СВЧ.

Предложенное устройство схематически изображено на чертеже.

Один парамагнитный (или ферромагнитный) образец 1 помещен в волновод 2, другой образец 8 помещен в волновод 4. Волновод 4 соединен с волноводом 2 чеоез циркуляторы

5 и 6 и подвижное волноводное соединение 7 (например, достаточно длинный волновод, обеспечивающий за счет упругих деформаций перемещение одного конца относительно другого, или гибкий волноводный переходник) и соединен с механизмом 8 перемещения по нескольким осям (например, микрометрическими винтами) . К циркулятору 6 присоединен

СВЧ-детектор 9, к которому подключен осциллограф 10. Волноводный тракт из указанных элементов присоединен к СВЧ-генератору 11.

Волноводный тракт с механизмом 8 перемещения укреплен на стойке 12.

Сигнал СВЧ-генератора 11 подается в оба вслновода 2 и 4 последовательно, что обеспечивается циркуляторами 5 и 6, С СВЧ-детектора 9 сигнал подается на осциллограф 10. С помощью механизма 8 перемещения волновод 4 может перемещаться относительно волновода 2 в двух (или трех) взаимно перпендикулярных направлениях благодаря подвижному волноводному соединению 7.

С помощью предложенного устройства разность ЛН; между значениями поля в опорной точке и в любой точке зазора магнита, находящейся в произвольном направлении относительно опорной точки, определяется одним измерением при установке образца 1 в требуемую точку зазора магнита, причем знак ЛН; определяется по положению передвигающейся кривой ферромагнитного резонанса на горизонтальной развертке осциллографа относительно неподвижной кривой ферромагнитного резонанса. При этом ошибка при построении

Поправку ЛН> на измерение разности ЛН; значений поля за счет влияния разных уг10 лов 0 двух парамагнитных (ферромагнитных) образцов можно определить следующим образом.

Два парамагнитных (ферромагнитных) образца 1 и 8 помещают в зазоре магнита в

15 точки с известным знаком разности ЛН; и определяют значение ЛН между кривыми ферромагнитного резонанса на горизонтальной развертке осциллографа 10. Затем образцы 1 и 8 меняют местами, определяют ЛН и

20 устанавливают образцы 1 и 8 в положении, соответствующем меньшей величине ЛН. После этого положение перемещающегося образца 1 или 8 изменяют так, чтобы обе кривые ферромагнитного резонанса совпали на гори25 зонтальной развертке, затем образцы 1 и 8 меняют местами и измеряют величину ЛНь

Можно показать, что искомая поправка

ЛН,=

ЛН,, а ее знак определяется по от2 носительному расположению образцов 1 и 8 в точках зазора с известным знаком разности ЛН;.

65 распределения поля в зазоре магнита не превышает ошибку измерения разности ЛН; значений поля в двух точках, и неоднородность поля измеряется при его изменении с любым малым шагом (но при больших габаритах ферромагнитного образца 0,5 мм).

Точность измерения неоднородности магнитного поля с помощью предложенного устройства — десятые доли эрстеда независимо от номинального значения магнитного поля.

Для измерения неоднородности поля магнитов с номинальным значением поля, лежащим в пределах 10 — 30 килоэрсгед, используется миллиметровый диапазон волн, в котором волноводные элементы имеют малое сечение и упругая деформация их для перемещения отрезка волновода с ферромагнитным образцом легко обеспечивается.

Для измерения неоднородности поля магнитов с номинальным значением поля, лежащим в пределах 2 — 10 килоэрстед, необходимо использовать сантиметровый диапазон волн. В этом случае перемещение отрезка волновода с парамагнитным (ферромагнитным) образцом может быть обеспечено при использовании гибких волноводных переходников или телескопического соединения волновода, при котором один волновод может перемещаться внутри другого при обеспечении достаточно малого коэффициента отражения перехода между ними; небольшие габариты отрезков волноводов, в которые помещаются парамагнитные (ферромагнитные) образцы, могут быть обеспечены при заполнении волноводов диэлектриками с достаточно большой величиной диэлектрической проницаемости Е (корунд, рутил) .

345457

Предмет изобретения

Состзвигель Л. Устинова

Техред 3. Тараненко Коррек гор С. Сатагулова

Редактор В. Левятов

Заказ 2415 13 Изд. ¹ 1013 Тираж 400 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Созетс 1ипист >ов СССР

Москва, Ж-35, Раушскгя паб., д. 4,5

Типограф>ии, пр. Сапунова, 2

С целью уменьшения максимально необходимого перемещения подвижного парамагнитного (ферромагнитного) образца относительно неподвижного (что име т значение для уменьшения деформаций соединительных волноводов и уменьшения влияния люфтов на точность отсчета координат) последний целесообразно расположить в центре зазора, а измерение неоднородности в зазоре с каждой стороны от него обеспечить при повороте на

180 волноводов с парамагнитными (ферромагнитными) образцами так, чтобы неподвижный образец остался в фиксированной точке зазора (нри этом можно обеспечить, чтобы СВЧ-генератор с соединительными волноводаи не изменял своего положения).

Устройство обеспечивает измерение неоднородности магнитного поля с точностью менее 1 эрстеда независимо от номинального значения поля.

1. Устройство для измерения неоднородности магнитного поля в зазоре магнита с по5 мощью двух парамагнитных (ферромагнитных) образцов, содержащее генератор сверхвысоких частот, связанный с волноводом, имеющим механизм перемещения его по меньшей мере по двум осям, с размещенным внутри

10 волновода одного из парамагнитных (ферромагнитных) образцов, и индикатор ферромагнитного резонанса, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено дополнительным волноводом, внут15 ри которого помещен другой парамагнитный (ферромагнитный) образец, причем оба волновода соединены между собой подвижным соединением.

2. Устройство по п. 1, orëàíàþùåeñÿ тем, 20 что в качестве подвижного соединения использован гибкий волноводный переходник.