Устройство для стабилизации магнитного резонанса в спектрометре пучков поляризованных частиц, ядер, молекул

(19) (11) . СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИСПУБЛИН 77 А Н 2 М РЕТЕНИ ство СССР1972,искомента ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ ОПИСАНИЕ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 21) 2937107/18-2522) 04.06.8046) 15.08,83. Бюл. й .30172) Ю.В. Борисов и С.Н. Иванов71) Ленинградский институт ядернойфизики им. Б.П, Константинова "53) 538.11,3 (088.8 )(541(57 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗА -ЦИИ МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА В СПЕКТРО -МЕТРЕ ПУЧКОВ ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ЧАСТИЦ,ЯДЕР, МОЛЕКУЛ, содержащее блок управ ления частотой осциллирующего поля в спектрометре и выходной блок частоты осциллирующего поля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения стабильности и точности настройки резонансных условий и упрощения конструкции, блок управления частотой осциллирующего поля выполнен в виде самогенерирующего квантового магнитометра, а выходной блок частоты осциллирующего поля выполнен в виде делителя с коэффициентом деления, равным отношению гидромагнитного отношения для рабочего вещества датчика к гидромагнитному отношению для используемых частиц в пучке, причем вход делителя присоединен к выходу квантового магнитометра;1 9194Предлагаемое устройство относится к области физического экспериментаи может быть использовано в исследованиях с применением магниторезонансного метода, в частности, в экспериментах по определению дипольныхмоментов частиц, ядер, молекул, вкоторых длительное время и с высокойточностью должны быть выполненырезонансные условия в спектрометре. 1 ОИзвестно устройство стабилизации резонансных условий в спектроментре пучков поляризованных частицядер, и молекул, в котором по сигналу .от датчика - магнитометра корректируют напряженность магнитногополя 1 3 .Такие устройства содержат интегрирующие элементы, снижающие быстродействие, что приводит к погрешностям в стабилизации магнитного поля.Кроме того, такие системы склоннык самовозбуждению, с которым труднобороться. Другой путь поддержаниярезонансйых условий в спектрометре 25состоит в управлении частотой 9 сциллирующего поля.Наиболее близким техническим решением к предложенному являетсяустройство стабилизации резонансных условий ,в спектрометре пучков поляризованных частиц, ядер,молекул, содержащее блок управлениячастотой осциллирующего поля в спек.трометре и выходной блок частотыосицллирующего поля 2 1 .35В этом устройстве контролируетсядрейф магнитного поля по отклонению счета частиц, пролетающих черезспектрометр, от резонансного счетаи с помощью ЭВИ оценивается величина, на которую необходимо скорректировать частоту осциллирующего поля.Выходной блок частоты осциллирующегополя представляет собой управляемыйот ЭВМ д енератор, выход которогоподключен к соленоидам с осциллирующимФполем,Подстройка частоты в таком устройстве может быть осуществлена с точностью," определяемой интенсивностью пучка, и только в промежутках между отдельными измерениями, чтобы не повлиять на результат этих измерений. 55Целью изобретения является повышение стабильности и точности настройки резонансных условий в спектрометре пучков поляризованных частиц и упрощение конструкцииПоставленная цель достигается тем, что в спектрометре для стабилизации магнитного резонанса в спектрометре .пучков поляризованных частиц, ядер, молекул, содержащем блок управления частотой осциллирующего поля в спектрометре и выходной блок частоты осциллирующего поля, блок управления частотой осциллирующего поля выполнен: в виде самогенерирующего квантового магнитометра, а выходной блок частоты осциллирующего поля выполнен в виде делителя с коэффициентом деления, равным отношению гидромагнитного отношения для рабочего вещества датчика к гидромагнитному отношению для исполь зуемых частиц в пучке, причем вход делителя присоединен к выходу квантового магнитометра. На чертеже представлена блоксхема устройства для стабилизации магнитного резонанса в спектрометре пучков поляризованных частиц, ядер, молекул.стройство для стабилизации магнитного резонанса в спектрометре пучков поляризованных частиц, ядер, молекул содержит блок 1 управления частотой осциллирующего поля и выходной блок 2 частоты осциллирующего поля. Блок 1 управления частотой осциллирующего поля выполнен в виде самогенерирующего квантового магнитометра и содержит датчик 3 магнитного поля, соединенный с усилителем 4 и цепью обратной связи; Цепь обратной связи включает в себя перестраиваемый Фазовращатель 5. Выходной блок 2 частоты осциллирующего поля представ. ляет собой делитель частоты, вход которого подключен к выходу усилителя 4, а выход - к соленоидам спектрометра, создающим осциллирующее поле . Сигнал, вырабатываемый датчиком 3, пропорционален напряженности магнитного поля в спектрометре. Режим самогенерации обеспечивается в помощью усилителя 4 и цепи обратной связи через перестраиваемый фазовращатель 5, Фазовращатель 5 служит для изменения частоты генерации самогенерирующего . квантового магнитометра при постоянной напряженности магнитного поля в пределах полуширины кривой поглощенияОписанное устройство обеспечивает быстродействующую стабилизацию резонансных условий в спектрометре, поскольку при изменении напряженности магнитного поля автоматически меняется в соответствии с ним и практически безинерционно частота выходного сигнала делителя, и осциллирующее поле остается резонансным. Перестраиваемый фазовращатель обеспечивает снятие участка резонансной кривой и точную настройку на резонанс в спектрометре, так как, меняя фазовый сдвиг в цепи обратной связи генератора, можно имзенять частоту генерации в неболь" ших пределах со сколь угодно малым шагом. Точность поддержания. резонансных условий определяется степенью однородности магнитного поля, чувствительностью и стабильностью магнитометра, точностью реализации требуемого коэффициента деления и может быть получена достаточно высокой, 1Возможность получения стабильной резонансной частоты осциллирую-щего поля для нейтронов с помощью предлагаемого устройства была проверена на макете, состоящем из квантового самогенерирующего магнитометра, с датчиком на цезии и делителя частоты с коэффициентом деления, равным 120. Выходная частота устройства соответствовала резонансной частоте для нейтронов в заданном магнитном поле и имела относительную нестабильность порядка 10 5, В цепи обратной связи самогенерирующего магнитометра содержался перестраиваемый фазовращатель на базе магазина резистивноемкостных цепочек, с помощью которого возможно было перестраивать выход 40 ную частоту в диапазоне 0,53.Покатилов Корректор И. Эрдейи Подписноекомитета СССРи открытийушская наб., д. 4/5 ьФилиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул . Проектная, 4 з 919477для рабочего вещества датчика 3,Такая корректировка необходима,так как практически однородноеполе в спектрометре осуществить трудно и датчик магнитометра измеряет. 5то магнитное пбле, в которое он помещен. Частота. генерации магнито =метра равна ы = з К где Н - напря",м м о оженность магнитного поля в спектро-.метреф, Эм - гиромагнитное: отношение 10для рабочего вещества магнитометра.Коэффициент деления делителя частоты3 мравен , где Э- гиромагнитное,.1 ффотношение для рабочего вещества дат- .15чика; у - .гиромагнитное. отношениедля исследуемых Частиц.Например, в спектрометре с пучкомнейтронов можно использовать.в составе магнитометра цезиевый датчик 20оптической накачки, стабильностькоторого может быть получена достаточно высокой, Тогда отношениегиромагнитных отношений цезия инейтрона равно 119,9 , Такойкоэффициент деления получить трудно, но коэффициент деления делителя,равный 120, обеспечивает малуюпогрешность стабилизации резонансных условий, если напряженностьмагнитного поля меняется в небольшихпределах.Управляемый фазовращатель можетбыть выполнен на базе магазина резисторов и конденсаторов со скольугодно малым шагом изменения фазы,что позволит плавно изменять частоту.осциллирующего поля для снятия резонансной кривой в спектрометре.Устройство работает следующимобразом.Квантовый самогенерирующий магнитометр вырабатывает сигнал на выходе усилителя 4 с частотой м, == 3, НО , где Н 0- напряженностьмагнитного поля в спектрометре .45Этот сигнал поступает на вход делителя частоты с коэффициентом деления - . С выхода делителя сигналУм