Стабилизатор поля электромагнита

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 3(51) О 01 И 24/О СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЦТИЙ ЗОБРЕТЕН ОПИСАНИ АВТОРСКОМУ В.Ф.О; К ИДЕТЕЛЬСТ-техническийилиала АН СССР88,8)писание спект(США), с. 10 тельство СССР7/00, 1971 АБИЛИЗАТОР ПОЛ ержащий катуш чика Холла, о ный и помещен ЭЛЕК раэ О-ртый к в опо(71) Казанский физикоинститут Казанского ф(54)(57) СТМАГНИТА, Ди и два тторых - о р Н 9) ЯО (1 и А магнит, а другой - стабилизирующий и помещен в стабилизируемое поле, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и точности измерений путем улучшения линейности развертки и сохранения величины масштаба развертки, катушка развертки помещена между полюсами электромагнита так, что создаваемое ею магнитное поле ортогонально к стабилизируемому полю, а стабилизирующий датчик Холла ориентирован таким образом, что его рабочая плоскость составляет угол сС=агсвп (Н 0/Н ) и направлением стабилизируемого поля Н, где ЯвС напряженность поля опорйого магнита. ЩИзобретение относится к магнитной радиоэлектроскопии и может быть использовано для стабилизации и регулиронания магнитного поля электромагнитов, например в спектрометрах электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), При проведении экспериментов по магнитному резонансу требуется высокая стабильность внешнего магнитного поля и линейность его развертки, 10Известен стабилизатор поля, содержащий датчик Холла, помещенный в стабилизируемое поле электромагнита 13.Недостатком этого устройства является достаточно большой температурный дрейф параметров датчика.Наиболее близким техническим решением к изобретению является стабилизатор поля электромагнита, содержащий катушку развертки и два датчика Холла, один из которых опорный и помещен в опорный магнит, а другой стабилизирующий и помещен в стабилизируемое поле.Разность напряжений этих датчиков, обусловленная разбалансом магнитных полей опорного магнита и стабилизируемого поля электромагнита, усиливается и подается на регулятор тока электромагнита такой полярнос тью, что поле стабилизируемого магнита автоматически "подстраивается" под поле опорного магнита. Поскольку датчики находятся примерно в равных температурных условиях, то темпера турный дрейф ЭДС Холла обоих датчиков взаимно компенсируется. Развертка поля электромагнита осуществляется как механически - перением прно" даиа Хлла вдоль зазора между полюсами опорного магнита, так и электрически с помощью поля катушки развертки, намотанной на опорный магнит 2 1,Недостатком известного стабилизатора является то, что при электрической развертке поле катушки развертки приводит к частичному периодическому намагничиванию и размагничиванию опорного магнита по гистерезисной петле и, следовательно, к нелинейности развертки поля электромагнита. Причем эта нелинейность тем больше, чем больше амплитуда разнертки, Кроме того, перемещение "опорного" датчика в зазоре 55 опорного магнита приводит к изменению масштаба электрической развертки поля электромагнита, так как "опорный" датчик при заданной амплитуде тока развертки оказывается при, 60 различных амплитудах поля катушки развертки.Цель изобретения - повышение надежности и точности измерений путем улучшения линейности развертки и 65 сохранения величины масштаба развертки.Поставленная цель достигается тем, что н стабилизаторе поля электромагнита, содержащем катушку развертки и дна датчика Холла, один из которых опорный и помещен в опорный магнит, а другой стабилизирующий и помещен в стабилизируемое поле, катушка развертки помещена между полюсами электромагнита так, что создаваемое ею магнитное поле ортогонально к стабилизируемому полю, а стабилизирующий датчик Холла ориентирован таким образом, что его рабочая плоскость составляет угол с = агса 1 п(Нс/Н ) с напранслением стабилизируемого поля Нс, где Но - напряженность поля опорного магнита.На чертеже показана схема стабилизатора поля электромагнита.Устройстно содержит опорный магнит 1, опорный датчик 2 Холла, стабилизируемый электромагнит 3, стабилизирующий датчик 4, обмотки 5 электромагнита 3, схему б управленияю катушку 7 развертки, генератор 8 развертки. В поле опорного магнита 1 помещен "опорный" датчик 2 Холла, а в стабилизируемое поле электромагнита 3 - "стабилизирующий" датчик 4 Холла, Датчики 2 и 4 Холла идентичны и связаны со схемой б управления. Обмотки 5 электромагнита 3 подключены к выходу схемы б управления. Катушка 7 развертки помещена в зазоре электромагнита 3 и электрически связана с генератором 8 развертки. Катушка 7 развертки ориентирована таким образом, что создаваемое ею магнитное поле перпендикулярно стабилизируемому полю электромагнита 3.Стабилизатор работает следующим образом.ЭДС датчиков 2 и 4 Холла подаются в схему б управления, где их разность усиливается и подается в виде электрического тока в обмотки 5 электромагнита 3. Схема б управления обеспечивает такое соотношение между опорными и стабилизирующими полями, что всегда выполняется соотношение Но = Н андпс,где Н - напряженность поля стабислизируемого электромагнита 3Н - напряженность поля опорно- .ого магнита 1 в месте расположения датчика 2 Холла,Ы, - угол между плоскостью датчика 4 Холла и направлениемполя,Развертка стабилизируемого поляосуществляется пропусканием тока генератора 8 через катушку 7 развертки,1081498 Составитель С.РыковТехредЖ.Кастелевич Корректор Г.Решетник Редактор В.Данко Заказ 1538/37 Тираж 823 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 При этом в месте расположения датчика 4 Холла создается напряженность поля развертки НР, которая в свою очередь, создает дополнительную ЭДС в этом датчике (наряду с имеющейся ЭДС, вызванной полем Нс): Е -Н соус Эта дополнительная ЭДС компейсируется схемой 6 управления изменением Н на такую величину 4 Н, что выполняется условие Н созе = а в 1 п с. Отсюда величина развертки стабилизируемого поля аН = Нсс 84Поскольку угол,о фиксирован и задается, в частности, максимальными значениями опорного (Н ) и стаО стщх билизируемого Н ) полейо = ,гв 1 вС ос(то масштаб развертки, определяемый отношением аН/Н= сна с, остается неизменным прй любых значениях Н. Причем величину этого масштаба можно задать в любых разумных пределах подбором величины Н и Н .В данном конкретном случае прй Й, = - 15 кГс и Н = 1,5 кГс масштабо гпахднс/Н р = 9Кроме того, как показали исследования, поле катушки 7 разверткипрактически не влияет на однородность стабилизируемого поля и позволяет получить линейную развертку 5 даже при максимальных значениях стабилизируемого поля, когда железныймагнитопровод (ярмо, керн и наконечники ) находится в режиме насыщения.Поскольку в предлагаеМом стабилиза торе катушка развертки не оказываетникакого воздействия на опорный магнит, то исключается и эффект гистерезисного подмагничивания этого магнита, приводящий к нелинейности 5 развертки стабилизируемого поляэлектромагнита. Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет существенно улучшить линейность развертки стабилиэируемого поля без ухудшения всех положительных качеств, присущих известному устройству. Кроме того, в стабилизаторе обеспечивается сохранение величины масштаба разверт-. .ки при любых значениях стабилиэируемого поля.