Способ развертки магнитного поля в спектрометрической аппаратуре и устройство для его осуществления

(19) ГН) 1)01 И 241 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ рова нитн импу импу щего го и магн шагу ГОСУДАРСТЭЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Белорусский ордена ТрудовогоКрасного Знамени государственныйуниверситет им. В.И.Ленина(56) 1. Пул Ч. Техника ЭПР-спектроскопии. М., "Мир", 1970, с. 370.2. Авторское свидетельство СССРР 759931, кл, 0 01 М 24/10, 1978(54) СПОСОБ РАЗВЕРТКИ МАГНИТНОГОПОЛЯ В СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ,(57) поля эаклю велич поля ного тем, ности полни в мес 1. Способ развертки магнитного в спектрометрической аппаратуре, чающийся в дискретном изменении ины поляриэующего магнитного и его измерении датчиком магнит- поля, о т л и ч а ю щ и й с. я что с целью повышения линейраэвертки магнитного поля, дательно изменяют магнитное поле те расположения датчика магнит- поля последовательностью калибных по амплитуде импульсов магго поля, запоминают величину ьса магнитного поля и по каждому ьсу магнитного поля, отличаюя по амплитуде от предшествующепульса, изменяют поляризующее ЕС тное .поле на величину, равную дискретности его развертки.1068787 2. Устройство развертки магнитного поля, содержащее электромагнит с источником питания, генератор развертки и датчик магнитного поля, расположенный в рабочем зазоре электромагнита, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены задающий генератор, катушки возмущения магнитного поля, схема выборки - хранения, дифференциальный усилитель, пере"лючатель и схема коррекции, причем первый выход задающегс генератора соединен с катушками возмущения магнитного поля и с генератором разверт Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при изготовлении радиоспектрометрической аппаратуры и других,устройств, в которых используются .5источники поляризующего магнитногополя.Известны способ и устройстворазвертки магнитного поля для спект"рометрической аппаратуры, в которых 10изменение вел чины. поляризующегомагнитного поля осуществляетсяуправлением. величиной тока, протекающего в обмотках электромагнита, величина которого контролируется наопорном сопротивлении. Возможностьуправления магнитным. полем базируется на наличии Функциональной зависимости между током, протекающимв обмотках электромагнита, и величиной магнитного поля в рабочем зазоре С 11.Недостатком указаннЫх способов иустройства является невысокая стабильность магнитного поля и нелинейность его развертки,2Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является способразвертки магнитного поля в спектрометрической аппаратуре, заключающийся в дискретном изменении величины ЗОполяризующего магнитного поля и егоизмерении датчиком магнитного поля,устройство для его осуществлениясодержит электромагнит с источникомпитания, генератор развертки и датчик магнитного поля, расположенныйв рабочем зазоре электромагнита.Величина магнитного полн в рабочем зазоре электромагнита измеряется.датчиком:магнитного поля, входное 40напряжение которого пропорциональнозначению магнитного поля. Заданиетребуемого значения. магнитного поля иего развертка осуществляется от генератора развертки путем установления 45 ки, а второй - с управляющими входамисхемы выбо ки-хранения и переключателя, датчик магнитного поля помещенв магнитное поле катушек возмущенияи подключен к входу схемы выборкихранения и первому входу дифференциального усилителя, второй входкоторого подключен к выходу схемывыборки-хранения, а выхо, - к сигнальному входу переключателя, источннк питаний соединен с генераторомразвертки, первым выходомпереключателя и через схему. коррекции свторым выходом переключателя. соответствия между напряжением с вйхода генератора развертки и величиной сигнала с выхода датчика магнитного поля. В качестве. генератора развертки используется цифровой генератор пилообразного напряжения.Линейность развертки в известных способе и .устройстве определяется линейностью генератора развертки и температурной стабильйостью передаточной характеристики датчика маг;нитного поля. Для лучших известных датчиков магнитного поля (например, датчиков Холла) значения этих пара метров составляют соответственно 3 10 и 5 е 10 град=", что при развертках магнитного поля в диапазоне 1000 Э составляе. соответственно 30 Э и 0,5 Э град . Нелинейность циФрового генератора зависит от шага квантования и, например, для 12-ти разрядного генератора составляет" 5 1(Гф 21.Недостатком известного устройства является нелинейность развертки магнитного поля, определяемая нелинейностью передаточной характеристики датчика магнитного поля.Цель изобретения - повышение линейности развертки магнитного поля.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу развертки магнитного поля в спектрометрической аппаратуре,. заключающемуся в дискретном изменении величины поляриэующего магнитного поля и его измерении датчиком магнитного поля, дополнительно изменяют магнитное поле в месте расположения датчика магнитного поля последс;ательно калиброванных по амплитуде магнитного поля, запоминают величину импульсамагнитного поля и по каждому импульсу магнитного поля, .отличающегосяпо амплитуде от.предшествующегоимпульса, изменяют поляризующее магнитное поле на величину, равную шагудискретности его развертки,В устройство развертки магнитногополя, содержащее электромагнит систочником питания, генератор развертки и датчик магнитного поля, 5расположенный в рабочем зазоре электромагнита, введены задающий генера"тор, катушки возмущения магнитногополя, схема выборки-хранения, дифференциальный усилитель, переключатель 10и схема коррекции, причем первыйвыход задающего генератора, соединенс катушками возмущения магнитногополя и с генератором развертки, авторой - .с управляющими входами 5схемы выборки-хранения и переключателя, датчик магнитного поля помещенв магнитное поле катушек возмущенияи подключен к входу схемы выборкихранения и первому входу дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к выходу схемы выборки-хранения, а выход - к сигнальномувходу переключателя, источник питания соединен с генератором развертки,первым выходом переключателя и черезсхему коррекции с вторым выходомпереключателя.На чертеже представлено устройстворазвертки магнитного поля для спект рометрической аппаратуры, реализующее предлагаемый способ.Устройство развертки магнитногополя включает электромагнит 1 систочником 2 питания, генератор 3развертки и датчик 4 магнитного поля, 35расположенный в рабочем зазоре электромагнита 1, задающий генератор 5,катушки б возмущения магнитного поля,схему 7 выборки-хранения, дифференциальный усилитель 8, переключатель 409 и схему 10 коррекции, причем первыйвыход задающего генератора 5 соединенс катушками б возмущения магнитногополя и с генератором 3 развертки, а.втоРой в . с управляющими входами схемы 7 выборки-хранения и переключателя 9, датчик 4 магнитного поляпомещен в магнитном поле катушек бвозмущения и подключен к входу схемы 7 выборки-хранения к первомувходу диФФеренциального усилителя 8, 50второй вход которого подключен к выходу схемы 7 выборки-хранения, авыход - к сигнальному входу переключателя 9, источник 2 питания соединен с генератором 3 развертки, пер-, 55вым выходом переключателя 9 и черезсхему 10 коррекции с вторым выходом переключателя 9.Развертка магнитного поля осушествляется следующим образом. 60Магнитное поле в рабочем зазоресоздается электромагнитом 1 и измеряется датчиком 4 магнитного поля,напряжение на котором пропорционально значению магнитного поля. По 65 импульсу с первого выхода задающего генератора 5 магнитное поле в рабочем зазоре изменяется на один шаг (равный шагу дискретности развертки) путем следующих операций.С помощью катушек б возмущенияв месте расположения датчика 4 магнитного поля Формируется калиброванный по амплитуде возмущающий импульс магнитного поля. Генератор 3 развертки с помощью источника 2 питания изменяет величину магнитного поля в рабочем зазоре электромагнита 1 на величину, равную шагу дискретности развертки, но противоположного знака по отношению.к импульсу магнитного поля,. создаваемому катушками б возмущения. На выходедифференциального усилителя 8 с помощью схемы 7 выборки-хранения, которая помнит величину магнитного поля до поступления импульса, формируется напряжение, пропорциональное разности значений в изменении магнитного поля, вызванного катушками б воэмуь.ения и генератором 3 развертки. Появление сигнала ошибки связано с нелинейностью генератора 3 развертки.Переключатель 9 подключает выход диФференциального усилителя 8,к входу схемы 10 коррекции. Схема 10 коррекции по сигналу с выхода дифФеренциального усилителя 8 форми,ует сигнал коррекции для компенсации ошибки и таким образом корректирует нелинейность развертки за один шаг развертки.В промежутках между импульсами по сигналу с второго выхода задающего генератора 5 осуществляется стабилизация установившегося значения магнитчого поля в рабочем зазоре путем следующих операций.,Схема 7 выборки-хранения запоминает напряжение на выходе датчика 4 магнитного поля, пропорциональное установившемуся значению магнитного поля в рабочем зазоре, к торсе подается на второй вход дифференциального усилителя 8. Переключатель 9 подключает выход дифференциально.о усилителя 8 к стабилизируащему входу источника 2 питанчя. Дифференциальный усилитель 8, благодаря глубокой отрицательной обратной связи в цепи регулирования,. поддерживает равенство (стабилизирует) сигналов на выходах датчика 4 магнитного поля и схемы 7 выборки-хранения. Следующий импульс на первом. выходе задающего генератора 5 повторяет цикл операций, в результате чего магнитное поЛе изменяется еще на один шаг. Периодическое повторение импульсов создает развертку магнитного поля в рабочем зазоре. Амплитуда развертки задается амплитудой и1068787 Предлагаемые способ и устройствопозволяют повысить линейность разщ вертки магнитного поля,.что приводитк более точному измерению свойствразличных образцов, обладающихвнутренней магнитной структурой,Составитель В. Майоршин Редактор Р, Цицика Техреди.Гергель КорректорО. ТигорЗаказ 11452/37 Тираж 827 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 числом калиброванных возмущающих импульсов магнитного поля, а направление развертки - полярностью возмущающих импульсов. Время развертки определяется частотой следования импульсов. При этом линейность развертки в отличие от известного устройства не зависит от передаточной характеристики датчика 4 магнитного поля и характерис,тики генератора 3 развертки. Это позволяет существенно снизить требования параметрам датчиков магнитного поля, используемых в спектрометрической аппаратуре для развертки и стабилизации магнитного поля.Основным параметром при выборе датчика магнитного поля, таким образом, становится только его чувствительность. Такой способ позволяет применять высокочувствительные датчики магнитного полл, например, магнитодиоды, уступающие датчикам Холла по линейности передаточной характеристики, но превосходящие их приблизительно на два порядка пд чувствительности, в устройствах для развертки магнитного поля.Устройство, реализующее данное техническое решение, обеспечивает развертку магнитного поля в пределах 1-10000 (с линейностью 210), что приблизительно на два порядка лучше, чем в известном устройстве. Развертка осуществляется от задающего генератора, который Формирует импульсы длительностью 20 мкс и амплитуды 0,2 мЭ - 2 Э с регулируемой частотой следования. Относительная стабильность амплитуды импульсов магнитного поля составляет 510