345457

О П И С А Н И Е 345457ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Соеетския Социалистическия РеспубликЗависимое от авт. свидетельства М Ло 1478478/18-10) аявлено 28 ЛХ.19 Кт 6 01 г 33/02 присоединением вки Ъс Приорите Комитет по делаМ зобретеиий и открытий при Совете Министров СССРУДК 621.317.42(088.8 публиковано 1 1.1972, Боллетепь М писания 4 Х 111.1972 та опубликовани второбретени ЗНАЯ1 РГН. И. Розенберг Заявитель УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕОДНОРОДНОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯИзобретение 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 (на 11 ример, используемых в квантовых парамагнитных усилителях) используют я датчики пара магнитного резонанса в диапазоне СВ"1, имеющие весьма малые габариты (0,5 лтл).В качестве парамагнитных датчиков в диапазоне СВЧ обышо используются монокрцсталлы а,я-дифенил-р - пикрилгидразила (ДФПГ), имеющие узкую (2 э) линию пара- магнитного резонанса,Монокристаллы феррита по сравнению с монокристаллами ДФПГ дают значительно большие сигналы ферромагнитного резонанса с узкой линией (0,5 э), однако для исключения влияния внешней температуры на величину коэффициента пропорциоальности между величинами поля и частоты СВЧ-сигцала феррит необходимо определенным образом ориентировать относительно направления магнитного поля, что довольно сложно,Для устранения влияния нестабильности частоты генератора СВЧ на 1 очцость измерения неоднородности магнитного поля (в случае исследования электромагнита также для устраненя цяцця пестабцльност еличны тока через его обаотю) используются два образца гидразцла, установленных в одном резонаторе на фиксированном расстоянии ст5 друг от друга в некотором направлении Л.В случае, когда значения поля магнита вточках нахождения образцов различны, ца экране осциллографа наблюдается от каждого из образцов по кривой ферромагнитного 10 резонанса прц текущем зцачеи ц модулирующего поля, сответствующем парамагнитному резонансу в этих образцах. По расстоянию между этими крцвымц па развертке осциллографа (прц цзвестной велцчцце модуляции 15 магнитного поля) находится разность междувеличинами постоянного поля в точках нахождения образцов.Перемещая резонатор с образцамц (илимагнит) в направлении Х на "елцчццу су, каж дый раз находим разцость между величинамипостоянного поля в двух следу,ощцх точках зазора магнита, в одной цз которых уже находился один цз образцов. Таким способом находится распределение поля в зазоре маг нита.Калибровку модулцрующсго поля с требуемой точностью можно обеспе.шть с помощью кривой ферромагццтного резонанса от одного образца, последовательно у:тацавлцвая ее на ЗО концах горизонтальной развертки осццллографа, - по разности частот генератора СВЧ, либо с помощью эталонной катушки индуктивности, помещаемой в зазоре магнита, по наведенной в ней ЭДС гри модуляции поля.При нестабильности частоты генератораСВЧ или величины тока в обмотке электромагнита каждая из кривых ферромагнитногорезонанса смещается на горизонтальной развертке осциллографа на одну и ту же величину и расстояние между ними не изменяется,Целью изобретения является повышениеточности и снижение трудоемкости измерениянеоднородности магнитного поля,Эта цель достигается тем, что один из двухпарамагнитных (или ферромагнитных) образцов помещен в первый перемещаемый волновод, а другой образец - во второй дополнительный неподвижный волновод, причем обаволновода соединены между собой подвижным волноводным соединением и запитываются от одного генератора СВЧ,Предложенное устройство схематическиизображено на чертеже,Один парамагнитный (или ферромагнитный) образец 1 помещен в волновод 2, другойобразец 3 помещен в волновод 4, Волновод 4соединен с волноводом 2 через циркуляторыб и 6 и подвижное волноводное соединение 7(например, достаточно длинный волновод,обеспечивающий за счет упругих деформацийперемещение одного конца относительно другого, или гибкий волноводный переходник) исоединен с механизмом 8 перемещения по нескольким осям (например, микрометрическими винтами). К циркулятору 6 присоединенСВЧ-детектор 9, к которому подключен осциллограф 10. Волноводный тракт из указанныхэлементов присоединен к СВЧ-генератору 11.Волноводный тракт с механизмом 8 перемещения укреплен на стойке 12,Сигнал СВЧ-генератора 11 подается в обавслновода 2 и 4 последовательно, что обеспечивается циркуляторами 5 и 6, С СВЧ-детектора 9 сигнал подается на осциллограф 10. Спомощью 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 построенииПоправку ЛНд на измерение разности ЛН;значений поля за счет влияния разных уг 10 лов О двух парамагнитных (ферромагнитных)образцов можно определить следующим образом.Два парамагнитных (ферромагнитных) образца 1 и 3 помещают в зазоре магнита в15 точки с известным знаком разности ЛН; иопределяют значение ЛН между кривымиферромагнитного резонанса на горизонтальной развертке осциллографа 10. Затем образцы 1 и 3 меняют местами, определяют ЛН и20 устанавливают образцы 1 и 3 в положении,соответствующем меньшей величине ЛН. После этого положение перемещающегося образца 1 или 3 изменяют так, чтобы обе кривыеферромагнитного резонанса совпали на гори 25 зонтальной развертке, затем образцы 1 и 3меняют местами и измеряют величину ЛНьМожно показать, что искомая поправкаЛН,=Ло,, а ее знак определяется по от 2носительному расположению образцов 1 и 3в точках зазора с известным знаком разности ЛН;. 35 40 45 50 55 60 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 Состзвпслв Л. УстиноваТехред 3. Таранеико Коррекгор С. Сатагулова Редактор В. Левитов Заказ 241513 Изд. М 1013 Тираж 400 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Созетс 1 иистров СССРМосква, Ж, Раушскгя паб., д. 4 5 Типография, 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 по 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, внут ри которого помещен другой парамагнитный(ферромагнитный) образец, причем оба волновода соединены между собой подвижным соединением.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, 20 что в качестве подвижного соединения использован гибкий волноводный переходник.