Способ измерения магнитной восприимчивости слабомагнитных материалов

д 9 е, С 01 Б 24/08, С 01 Р 33/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ мере зуаве Марпе Арр 11107. ОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Специальное конструкторско-тнологическое бюро Донецкого физиктехнического института АН УССР(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ СЛАБОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к технике измерений магнитных свойств материаловпозволяет с высокой точностью измерять магнитную восприимчивость как жидких, так и твердых веществ, в том числе электропроводящих, Цель изобретения - повышение точности изнж. Для этого исследуемый образец выполняют в виде попого цилиндра и размещают снаружи симметрично относительно датчика ЯМР-магнитометра, При этом длина и наружный диаметр цилиндра, приведенные к его внутреннему диаметру, связаны соотношением Ьв ,пг / Дг -1, где,р - приведен- Ф ная длина цилиндра - приведенныинаружный диаметр цилиндра. 1 ил., 1420494Изобретение относится к технике магнитных измерений и может быть использовано для измерения статической магнитной восприимчивости мате 5 риалов в сильных магнитных полях в широком диапазоне температур с высокой степенью точности.Цель изобретения - повышение точности измерений магнитной восприимчи вости за счет сохранения однородности поляризующего поля. На чертеже схематически изображено устройство для реализации способа. 15( 4/547 т длина цилиндра;внутренний диаметр цилиндра,"наружный диаметр цилиндра,приведенная длина цилиндра,приведенный наружный диаметрцилиндра. где 1 -Й 0 1/й =,6 - Р/й= ( -Устройство для измерения магнитной восприимчивости слабомагнитных материалов содержит криостат 1 с размещенным в нем сверхпроводящим соленоидом 2, обмотка которого выполнена20 с корректирующим наружным пазом 3, магнитометр ядерного магнитного резонанса (ЯМР), включающий зонд и регистрирующий прибор. Зонд содержит25 жесткий коаксиал, выполненный, например, в виде отрезка металлической трубы 4 и центрального проводника 5, и датчик ЯМР, включающий высокочас- тотную катушку б, электрически соединенную с жестким коаксиалом, катушку30 7 модуляции, ампулу 8 со спинсодержащим веществом, размещенную внутри высокочастотной катушки. Зонд через разъем (не показан) электрически соединен с генератором и регистрирую щим прибором, конструктивно объединенным в один блок 9. Исследуемый образец 10 выполнен в виде полого цилиндра из слабомагнитного материала и закреплен на штанге 11 с возмож О ностью перемещения вдоль и снаружи зонда. Зонд и штанга 11 герметично установлены в горловине криостата 1 с помощью уплотнения 12. Исследуе-.мый образец 10 в виде полого ци линдра выполнен определенных размеров, а именно приведенные к внутреннему диаметру длина цилиндра и его наружный диаметр связаны соотношением 50 Датчик ЯМР магнитометра установлен симметрично продольной оси соленоида 2 внутри исследуемого образца 10.Способ осуществляют .следующим образом,После захолаживания и заливки вкриостат 1 жидкого гелия подают токот,внешнего источника питания (непоказан) в соленоид 2, возбуждая высакооднородное магнитное поле, чтодостигается за счет выполнения в обмотке соленоида корректирующего элемен та, напрк фе р наружного паз а 3, атакже использованием дополнительныхкомпенсирующих обмоток, После достижения заданного значения индукциимагнитного поля соленоид 2 закорачивают сверхпроводящем ключом, источник питания отключают, а соленоид2 переводят в режим "замороженного"магнитного поля с высокой стабильностью во времени. Зонд магнитометра ЯМР помещают в соленоид 2 так,чтобы высокочастотная катушка 6 сампулой 8 со спинсодержащим веществом. датчика располагалась в центральной однородной зоне магнитного поля.Затем измеряют резонансную частотусигнал ЯМР от спинсодержащего "вещества. Резонансная частота сигнала ЯМР К связана с магнитным полемН соотношением(2)где - - гидромагнитное отношение вещества,1В виду того, что однородность магнитного поля соленоида 2 высокая и составляет, например 10 -10 в объеме ампулы, точность измерения частоты (поля) также будет высокой. Затем в соленоид 2 с помощью штанги 11 снаружи и симметрично ампуле 8 датчика ЯМР устанавливают исследуемый образец 10 из слабомагнитного материала. Образец 10 выполнен в виде полого цилиндра, геометрические размеры которого связаны соотношением (1). Под действием магнитного поля соленоида 2 образец 10 однородно намагничив ае тся в силу то го, что магнитное поле соленоида однородное в области размещения образца. Намагниченный образец 10 создает собственное дополнительное магнитное пеле Ь Н, в результате чего резонансная частота сигнала ЯМР изменяется1420494со- Однородно сть поля н амагн иченно стиобразца определяется членами Р (,Ф;Н Р (М б) и тедпрн этом5 Р(с( б) Ъ Р ( (Ъ)Рд.Ыэф . тоты на Образец, выполненный в виде поло- (3)го цилиндра с приведенными размерами маг-и д, удовлетворяющими соотношению ности 10 (1), создает однородное магнитное поле в силу то го, что и аибольший по абсолютной величине член разложенияР5)=О. Улучшение однородностиполя приводит к повышению точности15 измерения частоты и, следовательно, к повышению точности измерениямагнитной восприимчивости, особенно материалов со слабой намагниченностью.(5) 20 Формула изобре тенияСпособ измерения магнитной восприимчивости слабомагнитных материа"лов, заключающийся в том, что датчик. ЯМР с эталонным образом и исследуе 25 мый образец помещают в зону однородного магнитного поля сверхпроводящего соленоида симметрично продольной(6) его оси, измеряют резонансные частоты сигналов ЯМР эталона и исследуемого образца, по которым судят омагнитной восприимчивости образца,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности измеренийза счет сохранения однородности по 35ляриэующего поля, исследуемый образец выполняют в виде полого цилиндра, длина 1, наружный диаметр П ивнутренний диаметр 1, которогО связаны соотношением где- магнитная восприимчивость,Н - магнитное поле соленоида;Г, - фактор формы образца,Из уравнений (3) и (4) определяютмагнитную восприимчиво сть ДН Й-Г, 1 РрРаспределение магнитного поля намагниченности внутри полого цилиндра описывается выражением+ Г ,р)Р(совО) ( - )где,И, - намагниченность рР (сова) - полиномы Лежанура, опт, псывающие зависимостьчленов разложения рядаот полярного угла 8,5/Г 4/-3 ( (4 д -3. ) ," М 8 ТЯ;7 ГР 2 40 ЗЛ) 1 с( 2 "вф 2ГР 7 Г+/д "Ди становится равной Г, котораяответствует полю Н - ь Н.Изменение магнитного поля навызывает изменение резонансной вг = г -г =д нЙС другой стороны, изменениенитного поля за счет намагниченобразца равно Н (г,О)=Р, Ы,Ь) +=ой,45 а датчик ЯМР располагают в полости1420494 Составитель С.ВарламА.Огар Техред А. Кравчук Корректор И.Муска е аказ 4324/49 847 писно Государственного комитета СССРелам изобретений и открытийсква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 И 130 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектн