Способ измерения магнитной индукции

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ВСГ"(1 ж яРЕТЕНИЯ цВУ ЯЯ.р; ПИСАНИЕ ИЭОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ ескии инмола 4433 ГНИТНОИ И 54) СПОСОБ ИЗМЕРУКЦИИ 57) Изоб етение может быть испольизмерения малых значений индукции (МИ) постоянныхменяющихся полей. Цель я - повышение точности изпособ измерения ИИ эакследующем. Вводят в центласть откачанного объема, ого прозрачной поверхностью щество (РВ) в газообразном с ненулевым ядерным магниттом, воздействуют на РВельным переменным и измеряе тными полями, проводят опнакачку магнитных подуровзова агнитно и медленн изобретен мерений. лючается ральную о ограничен рабочее всостоянии м момен помогат дым маги тиче скую ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.1)4 С 01 К 33/26 33/20 неи одного и того же сверхтонкого уровня РВ и фотоэлектрическое детектирование излучения, прошедшего через РВ. РВ однократно положительно ионизируют и воздействуют на ионы постоянным и переменным неоднородными электрическими полями, симметричными относительно поворота на любой угол вокруг первой оси, проходящей внутри указанной области, и имеющими в любой плоскости, проходящей через первую ось, квадрупольное распределение, симметричное относительно поворотаона угол 180 вокруг второй оси, орто-гональной первой, и пересекающейся с ней внутри указанной области, при-.чем функциональная зависимость модуля потенциала данных полей относительно заземленной точки от координаты вдоль кекдой иэ этих осей в точке С их пересечения имеет минимум, равный нулю, а на краях указанной области возрастает до значений, превышающих рвЮ среднюю тепловую энергию иона, делен- ф ную на его заряд, при этом в качестве РВ используют изотопы элементов главной подгруппы второй группы Периодической системы. 2 ил.МИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения малых значений магнитной индукции постоянных и медлен 5но меняющихся полей.Цель изобретения - повышение точности измерений магнитной индукциипутем увеличения времени тепловой релаксации неравновесной населенностимагнитных подуровней,Согласно предлагаемому способу вцентральную область откачанного объема, ограниченного прозрачной поверхностью, вводят рабочее вещество вгазообразном состоянии с ненулевымядерным магнитным моментом, на которое воздействуют вспомогательным переменным и измеряемым магнитными полями, затем проводят оптическую накачку магнитных подуровней одного итого же сверхтонкого уровня рабочего вещества и фотоэлектрическое детектирование излучения, прошедшегочерез рабочее вещество, рабочее вещество однократно положительно ионизируют и воздействуют на ионы постоянным и переменным неоднородными электрическими полями, симметричными относительно поворота на любой уголвокруг первой оси, проходящей внутри указанной области, и имеющими влюбой плоскости, проходящей черезпервую ось, квадрупольное распределение, симметричное относительно повоОрота на угол 180 вокруг второй оси,ортогональной первой и пересекающейся с ней внутри укаэанной области,причем функциональная зависимостьмодуля потенциала данных полей относительно заземленной точки от координаты вдоль каждой из этих осей в тчке их пересечения имеет минимум, равный нулю, а на краях указанной области возрастает до значений, превышающих среднюю тепловую энергию иона,деленную на его заряд, при этом в качестве рабочего вещества используют ",изотопы элементов главной подгруппывторой группы Периодической системы.На фиг. 1 изображено устройство,реализующее геометрию электрическихполей, - радиочастотная квадрупольнаяловушка; на фиг. 2 - мгновенная картина распределения ее электрического потенциала в любой плоскости, проходящей через ось 02.На фиг. 1 и 2 приняты обозначения;1 и 2 - чашечные электроды радиочастотной квадрупольной ловушки; 3 кольцевой электрод; Й - фотоприемник;5 - прозрачная поверхность ограниченного объема.Способ реализуется следующим образом.Рабочее вещество, в качестве которого могут служить изотопы щелочноземельных металлов Ве Ве ф Мр Са , Бг , Ва , Ва , вводят в ог 3 В 1раниченный прозрачной поверхностью объем. Затем рабочее вещество ионизируют электронным ударом йли фотоионизацией. В первом случае атомы ра бочего вещества и электроны могут быть введены в центральную область в виде пучков через отверстия в электродах. Во втором случае в центре ловушки предварительно создают необходимую концентрацию атомов посредством нагревания рабочего вещества до определенной температуры с последующим воздействием ионизирующего излучения. После достижения нужной концентрации ионов, что контролируется по амплитуде резонансного сигнала, нагревание рабочего вещества прекращают, чтобы снизить давление пара нейтральных атомов дс значений, не влияющих на состояние ионов в ловушке. Неоднородное электрическое поле создают, например, с помощью радиочастотной квадрупольной ловушки, состоящей из одного кольцевого 3 и двух чашечных 1 и 2 электродов гиперболического сечения. В качестве первой оси симметрии служит ось ОЕ, в качестве второй оси - любая ось в плоскости ХОУ, пересекающая ось 02. Чашечные электроды 1 и 2 электрически соединены между собой, и между ними и кольцевым электродом 3 приложено напряжение П, + + Б, созЯ С с постоянной П и переменной Б, соз Я С составляющими, частота которого Я находится в радиодиапазоне. На фиг. 2 изображено сечение ловушки плоскостью Х 02 и показано мгновенное распределение электрического потенциала в этой плоскости. Минимальное значение модуля потенциала, равное нулю, находится в центре ловушки и на асимптотах гиперболических сечений. Известно, что ионы в такой ловушке движутся по траекториям, ограниченным центральной областью межэлектродного пространства, и не выходят за ее пределы. После создания в ловушке облака ионов с необходимойтемы. з 1370636 концентрацией оптическая накачка, детектирование и измерение магнитной индукции производится точно так же, как и в известных методах, Схема рас 5 положения луча накачки, магнитных полей и фотоприемника относительно ловушки приведена на фиг. 1. Электроды ловушки могут быть установлены как внутри, так и снаружи откачанного объема с рабочим веществом. Геометрию полей и света относительно ловушки можно изменять: ловушка может быть повернута относительно луча накачки и магнитных полей на некоторый угол, т.е. оптическая накачка и детектирование могут производиться через малые отверстия как в кольцевом, так и в чашечных электродах, равно как и через зазор между электродами, Оптическую накачку осуществляют путем воздействия на ионы резонансндщ из- лучением с круговой поляризацией, правой 6 или левой м . Излучение накачки от спектральной лампы или ла зера направляют по оси ОХ через отверстия в кольцевом электроде 3. При наличии низколежащих метастабильных уровней для того, чтобы предотвратить скопление .на них ионов и сделать ЗО оптическую накачку более эффективной, ионы могут быть подвергнуты дополнительному облучению с частотой, со-, ответствующей разности энергий между метастабильным и каким-либо возбужденным состоянием, Вдоль оси ОЕ прик 35 ладывают магнитные поля: вспомогатель ное переменное поле с индукцией ВсозьТ (где В, - амплитуда; ы - круговая частота; 1 - время) и измеряемое магнитное поле с индукцией В,. В результате оптической накачки создается неравновесная разность населенностей между магнитными подуровнями одного и того же сверхтонкого45 уровня основного состояния ионов. Воздействие на ионы в этих условиях приложенных магнитных полей приводит к тому, что интенсивность излучения,прошедшего через ионное облако, оказывается промодулированной с частотой ы и ее гармониками. Фотоприемник 4 преобразует это излучение в фототок, амплитуда первой гармоники которого, синхронно продетектированная с фазовым сдвигом 90 относительно переменного магнитного поля, пропорциональна значению измеряемой маг,нитной индукции Во Формула изобретенияСпособ измерения магнитной индукции, включающий введение в объем, ограниченный прозрачной поверхностью, рабочего вещества в газообразном состоянии с ненулевым ядерным магнитным моментом, воздействие на рабочее вещество вспомогательным переменным и измеряемым магнитными полями, опти - ческую накачку магнитных подуровней и фотоэлектрическое детектирование излучения, прошедшего через рабочее вещество, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, перед оптической накачкой рабочее вещество однократно положительно ионизируют и воздействуют на ионы постоянным и переменным неоднородными электрическими полями, симметричными относительно первой осиограниченного объема и имеющими в любой плоскости, проходящей через пер-,вую ось, квадрупольное распределение,симметричное относительно второй оси,ортогональной первой и пересекающейся с ней внутри ограниченного объема,причем модуль потенциала полей относительно заземленной точки в точкепересечения этих осей устанавливаютравным нулю, а на краях ограниченного объема возрастающим до значенийпревьппающих отношение средней тепло.вой энергии иона к его заряду, а вкачестве рабочего вещества используют изотопы элементов главной подгруппы второй группы Периодической сис137 О 3 Ь оставитель А. Дивеевехред М.Дидык Редакто чолинск аказ 418 18 4/5 11303 жгород, ул. Проектная Тираж 772 ИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 5, Москва, Ж, Раушская наб., д