Способ изачерения неодксродностеймагнитного поля

1 419820 СГ 1 ИСАНИЕ И ОБРЕТЕМ ЙЯ союз Советсеа) Приорите сударственный квинтет Сонета Министров СССР ео делам изооретеннй и открытийдиффузии этОЙ част:1 ць псндикулярном градиен чину определяют по срорй 1 81-."л 5 - 4, Р Изобретение относится к обл измерения магнитных полей, в определению их неоднородносте Известен способ измерения стей магнитного поля методом сигналов ядерно-магнитного р), Г 1, Х где Однако известными способами затруднительно измерить неоднородность магнитного поля в объемах, близких к микроскопическим, 10 так как в этих случаях минимальныс размеры соъемов, в которых производятся измерения нсоднородностей, определяются размсрамц и- мсритсль;1 ых датчиков.С уменьшс 11 исм размеров датчиков увеличи вастся погрешность измерения. Кроме того, такой способ нс позволяет измерить неоднородность а 1;1 тиососких Ооъехх, доступных ДЛ 51 цаб:111)де 11 ця в микроскоп, 20 ни переме- йствцем:Ц 7 СДЕЦр црц ко 1 СРСЦЦЯ точности кроскоци ается спо ем помещ агнитный воде), о ь переме вестной н иента пол На фср1 О Х 11 0 Л Е нородастицу вмагнитнуюйствх ет сил)В,2 где Х 7 -сратор Лапласа; Р агнитныи магнитного пол шсдукци момент Для повышения емах, близких к м копических, предла в исследуемый объ суспензисй (ферроа кости, например в матическусо скорос нитной частицы с и в цаправлснии град 61) Зависимое от авт, свидетельства(22) Заявлено 01.12.71 (2) 1719387/18-10 измерения в ооъческим ц микроссоб, по которому аот кювету с 2.- порошок в жцдпределяют систсщения ферромагамагничсцпостсно я и коэффициент,0 еодОродность магнитного по на участке ЛУ;намагниченность насыщсстицы;скороссь направленногощения частицы под деполя в направлении 1;коэффи 11 исцт д 11 фс 1 уз 11 ц,ленный в направлениипс 11 дцссм.7 ярном 1;темературс 1 жидкости,торой производятся цз 15постоянная Болссрса н 11,(6) при дВхдХ Л где б 0 65 Силу, действующую на ферромагнитную частицу, можно найти по систематической скорости У направленного движения, обусловленного действием неоднородного магнитного поля где 1 - коэффициент вязкого сопротивления поступательному движению. Величина т зависит от вязкости среды и размеров частицы и определяется из соотношения0 = где ) - коэффициент диффузии частицы, участвующей в броуновском движении; й - постоянная Больцмана; Т - температура, при которой производят наблюдения.Коэффициент диффузии броуновской частицы можно определить, используя соотношение Эйнштейна - Смолуховского для броуновского движения где (ЛХ) - среднип квадрат смещения частицы в броуновском двюкени 11;- время наблюдения, или эквивалентное ему соотпо- шепие где (ЛХ) - квадрат смещения частицы завремя 1 в направлении Х; 1 - среднее времясмещения частицы на расстоянии ЛХ.Используя равенства (2), (3) и (4), имеемдВу йТдУ ОР,(7) дВу- градиент индукции магнитнодУго поля; У, - скорость направленного движения частицы в направлении градиента под действием поля.11,ля конечных перемещенийДВ 1 ТКЫ ОР,(8) ЬВуВеличина -- показывает изменение индудукции магнитного поля ЛВ У на некотором расстоянии ЛУ вдоль оси У и является мерой неоднородности магнитного поля на участке ЛУ,Если сферическую ферромагнитную частицупоместить в однородное магнитное поле, то ориентация магнитного момента или всей частицы под действием поля не влияет на коэффициент диффузии броуновского движения.В неоднородном магнитном поле частица при 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 обретает кроме этого систематическую скорость под действием этого поля. Поэтому можно записать гДс ьх - коэ 1 рфРЦРсн дирфузиР Ороуноьсоо движения, Рлсрс Иыи ь иаиравле 1 Ни с, иернсндикуляриом .1 ример рваРзации 1 рсдла асъ 10 0 спосооа.Рэ 00 ЬСЧ 1, В Ко 1 ОРОь ОИРСДСЛЯ 10 Т НСОДНОРОД- носгь манитного поля, например, в зазоре элсктромагнРта, помсща 10 т к 10 всту с суспензиси 1 напрР 1 ч 1 ер поропОк никсл 51 в Воде) .ао,подают цосредством микроскопа частицы никеля в воде. Концентрация частиц никеля в воде выоирается такои, чтооы в поле зрсни 51 микроско 1 а находилось нс Оолсе ОднОЙ час 1 ицы никеля. Для измерении предпочтисльна час 1 РЦа разчсроч 1 порядка- 2 ч 1 К 1 и имсощая 1 рорм) срсры или олРзкуО к ней. азчср частицы выонраот, исходя из возможОпрсдслсния 1 рР Иоч 1 ощи чРкроскопа 1 рормы частицы и возмо 1 кност наблодения за частицей с цельо определения коэффицисита дирфузРи в ороуновском движении и скороси движсНя иод деиствисм магнитных СИЛ. 1 а 1 раВЛЕНИЕ ГрадИЕНта МОЖНО ОпрЕДЕ- лить, Например, наблюдая в микроскоп расположение топкРх металлических исй в изучаемом объеме, Взаимное расположение микроскопа и 01 шедслясмого объекта должно оыть такР 1 ч 1, чтобы частица под действием магнитных сил перемещалась в поле зрения микроскопа перпендикулярно оптической осикроскопа.Определение коэффициента диффузии, С помощью окулярпой координатной сетки поле зрения микроскопа разбивают на квадраты. Ы некоторый момент времени, принятый за начало отсчета, предметный столик микроскопа устанавливают так, чтобы частица оказалась на линии в точке, принятой за начало отсчета.После прохождения частицей заданного пространственного интервала, который выбирается в направлении х, перпендикулярном скорости направленного перемещения частицы Гу под действием магнитных сил, и который соответствует расстоянию между соседними линиями в окулярной сетке Лх, регистрируют время прохождения частицей этого интервала.Для определения коэффициента диффузии используют соотношение0: (10) где . - коэффициент диффузии частицы; Х - квадрат смещения частицы; Х - расстояние, пройденное частицей в броуновском дви 5 кении, которое соответствует расстоянию между соседними Рпшиями в окулярной сетке; Х - среднее время прохождения частицейгде 1 ь 1 1 - времена прохождения частицей расстояния ЛХ, соответствующего промежутку между соседними линиями в окулярной сетке, которое легко установить с помощью, например, микрометра; и - число измерений временных интервалов.Определение скорости направленного движения под действием магнитных сил производят по измерениям величины перемещения 5 частицы в направлении градиента за некоторый промежуток времени г.1,7 ь.(12) Можно выбрать перемещение 5 под действием магнитных сил достаточно большим по сравнению с перемещением в результате диффузии и, таким образом, при определении скорости пренебречь перемещением частицы вследствие диффузии в направлении Е Определить величину перемещения можно либо перемещая микроскоп вслед за движущейся частицей (в этом случае частица перемещается относительно источника магнитного поля), либо перемещая среду вместе с предмстпым столиком (в этом случае частица находится в покое относительно источника магнитного поля). Выбор того или иного способа определения скорости направленного движения зависит от условий эксперимента, но во втором случае дает более точные результаты.Опредление магнитного момента частицы.Выбирают частицу такого ферромагнетика, для которого напряженность магнитного поля достаточна для магнитного насыщения образца. Это может быть либо частица никеля, либо частица перминвара, для которого состояние насыщения наступает при напряженности порядка 1 3, либо частица феррита с узкой и прямоугольной петлей гистерезиса.В этом случае при значении внешнего поля, большем, чем необходимо для состояния насыщения, магнитный момент частицы остается постоянным и не зависит от величины внешнего магнитного полят -т 1 (13)где 1, - намагниченность частицы в состоянии насыщения; 6 - объем частицы, кото где 1 - вязкость жидкости; т - радиус частицы,отсюда г=Кт103 кгй(17) Предмет изобретения 20 Способ измерения неоднородностей магнптпого поля путем исследования броуновского движения сферической частицы ферромагнитной суспензпп под микроскопом, отл ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения в объемах микроскопических и близких к микроскопическим, в исследуемый объем помещают кювету с суспензией ферромагп 1 тпый порошок в жидкости, например в воде), определяют систематическую скорость перемещения ферромагнитной частицы с извсстной намагниченностью в направлении градиента поля и коэффициент диффузии этой частицы в напра:ленни, перпендикулярном градиенту, а искомую величину определяют по формуле:ЬВ, 81-,.Ь) 4 У (йТ) на участкс ЛК; 1, - намагниченность насыщения частицы;1 - скорость паправле 1 шого перемещения частицы под действием поля в направлении У;В;. - сэффпцпент диффузии, определенный в направлении Х, перпсндшулярном У; Т - температура жидкости, при которой производятся измерения; 7 г - постоянная Больцмана. 45 50 40ЬВ,где г - неоднородность магнитного поляЬУ