Магнитометр

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт, свидетельства-Заявлено 011 к.1971 ( 1641529/18-10).М. Кл. С 01 г 33/046 01 п 27/72 с присоединением заявки-Комитет ло делам оритет -изобретений и открыт ори Совете Министра 17.444 (088.8 Опубликовано 07,Х 11.,1972, Бюллетень1 за 1973Дата опубликования описания 13.11,1973 ВСЕСОЮЗНАЯ4 Авторцзобретени олов ственный университет им Заявитель ковскии го омоносов МАГНИТОМЕТ Изобретение относится к области магнитных измерений, в частности к приборам для исследования магнитных характеристик образцов малого размера в сильных магнитных полях. 5Известны магцнтометры, содержащие вибрпруюгццй от электродинамцка образец весом в несколько миллиграмм, компенсирующую катушку, генератор, усилитель, детектор ц записывающий прибор. Однако применение 10 обычных элсктромагнитов ограничивает интервал памагничпвающих полей (О - 25000 э); наличие электронных цепей сравнения измеряемого момента с эталонным образцом усложняет регистрирующую часть прибора и снижает точность измерений. Эти магнитомспры имеют ограниченный (100 К) температурны ц интервал измерений. Напряжение сравнения (цли компенсации) магнитного ; омецта образца в цих устанавливается вручцучо, что является существеццым источником ошибок измерений и представляет довольно трудоемкую работу.Цель изобретения - повышение точностц и обеопечепие измерений в сильных магнит ных полях и широком интервале температур.Эта цель достигается тем, что предлагаемый магнитометр снабжен сверхпроводящим соленоидом с системой развертки магнитного поля, которая включает интегратор, выраба- зс тьвающцц наприкение, управляющее через стабилизированный выпрямитель скоростью изменения магнитного поля соленоида; компенсационной катушкой, охватывающей обрдзец, которая позволяет автоматизировать процесс измерений путем подачи ца усилитель сигнала, пропорционального разности маппппого момента образца и его токовой оболо - кп; следящей системой, ня вход которой подается сигнал с детектора ц которая управляет выходным током стабилизатора напряжения, запитывающего компенсационную кд. тушку; системой регулировки и поддержания заданной температуры, которая включает нагреватель, намотанный ца специальный держатель образца цз монокристаллического кварцд, высоковякуумпую рубашку, гпутрц которой, це касаясь ее стенок, помещается вибрц 1 ующий подвес с образцом, и крцостагя с жидким гелием,Этп отличия позволяют псследовагь магццтцые свойства материалов в статических магнитных полях до 63000 э. Реализуемый в предлагаемом магнитометре ццтервал температур от 1,5 до 300 К решает проблему получения информации о величине абсочютного магнитного момента (вблизи 0 К) и одновременно дает возможность исследовать основные магнитные характеристики обрязцств при температурах, близких к комнатной, где в нястоящее время наиболее интенсивно применяются магнитные материалы. При этом измерения на магнитометре проводятся на маленьких образцах (как моно-, так и поликристаллических) диаметром до 3 лсм, что имеет исключительно важное значение при исследовании редкоземельных соединений, монокристаллы которых обычно имеют размеры не более 2 - 3 мм.На чертеже изображена функциональная схема автокомпенсационпого магнитометра со сверхпроводящим соленоидом (пунктиром осмечена часть установки, работающая при температуре жидкого гелия).Вибрация ооразца 1 с частотой 68 гч и амплитудой около 0,5 лм создается электродинамиком 2, к звуковой катушке которого крепится кварцевый подвес 3. Нижняя часть подвеса 4 является держателем образца - это монокристалл кварца с компенсирующей катушкой 5. В эбонитовый каркас последней ввинчивается пестик 6 с приклеенным образ. цом до упора в торец кварца.Сигнал, пропорциональный разности магнитных моментов образца и компенсирующей катушки, улавливается двумя включессньви навстречу приемпьми катушками 7, которые жестко закреплены в канале сверхпроводящего соленоида 8. Возникающая в приемньх катушках э. д. с. частотой 68 ги усиливается узкополосным усилителем и поступает на синронный детектор. Затем постоянная составляющая подается на вход следящей системы. Следящая система управляет выходным напряжением стабилизатора напряжения постоянного тока, от которого. запитывается компенсирующая катушка, С шунта, включенного последовательно с компенсирующей катушкой, напряжение снимается на координату У двухкоординатного самописца. Координата Х самописца управляется напряжением, пропорциональньв току сверхпроводящего соленоида. Таким образом, осуществляется запись тока компенсации, пропорционального магнитному моменту измеряемого образца, в фушщии внешнего магнитного поля, Значение магнитного момента образца рассчитывается из тока компенсации, предварительно прокалнброванного по эталонному объекту.Питание соленоида осуществляется полу. проводнпковым стабилизированным выпрям и.телем, выходной ток которого управляется интегратором развертки (блок управления током соленоида). Интегратор позволяет получить автоматический рост и спад тока соленоида в заданных пределах с различной скоростью: от 10 кэlсек до 5 кэ(час. Скорости нарастания поля до 1 кэlсек удобно использовать при измерении ферромагнитных образцов с 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 крутой кривой намагничивания (типа никеля), поскольку амплитудно-частотная характеристика фиксирующей части магнитометра о- раничена механикой следящей системы,Вся вибрационная система герметизиров- на разъемным металлическим кожухом 9 и может перемещаться в вертикальном направлении подъемным механизмом на длину 650 ля (в крайнем нижнем положении образец попадает в середину между приемными катушками). Для получения промежуточных температур в интервале 4,2 в 3 К на кварцевый держатель образца бифилярно намотан нагреватель, а в систему напускается теплообменный гелий. Подвес с образцом центрируется в трубке 9 двумя тефлоновыми цайбами и поэтому не касается ее холодных стенок, рабочий спай которой введес под каркасик ком пенсирующей катуспки, приклеен к монокристаллическому кварцу и таким образом находится в непосредственной близости от образца.Температуры ниже 4,2 К достигаются, как обычно, путем откачки паров гелия, находящегося в криостате, и измеряются по давлению паров над уровнем гелия. Предмет изобретения 1, Мапитометр, содержащий вибрирующий от электродинамика исследуемый образец, генератор, усилитель, детектор, систему температурного регулирования и регистрирующий прибор, отличаюи 4 ийся тем, что, с целью повышения точности и обеспечения измерений в сильных магнитных полях, он снабжен сверх- проводящим соленоидом с ситемой развертки магнитного поля, состоящей из интегратора, подклочепсого ко входу стабилизированного выпрямителя, соединенного с сверхпроводящим соленоидом, компенсирующей катушкой, охватьгвающей образец, и следящей системой, вход которой через синхронный детектор и усилитель Связан с двумя приемными катушками, включенными навстречу, друг другу, а выход через стабилизатор напряжения - с ком пенсирующей катушкой.2. Магнитометр по п, 1, отличаюи 1 ийся тем, что, с целью обеспечения измерений в широком интервале температур, система температурного регулирования выполнена в виде нагревателя и термопары, размещенных вместе с исследуемым образцом на держателе из монокристаллического кварца и находится внутри вакуумной рубашки, входящей коаксиальпо в систему двух приемных катушек, жестко закрепленных;в канале сверхпроводящего соленоида.361452 Составитель Л. Устиновахред Т. Миронова дакт Заказ 737/6 Изд, Иа ЫИИПИ Комитета по делам изМосква,Тираж 404 Подписное бретений и открытий прн Совете Министров СССР Ж, Раушская иаб., д, 4/5 и. Харьк. фнл, пред, Патент Ларина Те Коррскзоры Н. Прокуратоыа Т. Гревцова