Способ определения изменения градиента магнитного поля

СОЮЗ СОВЕССОЦИАЛИСТИЧРЕСПУБЛИК 17 01 Я 33/О 51;т БРЕТЕ УССРанов, А.АНикитинийСР1. Я ИЗМЕНЕГО ПОЛЯ збуждают вы-, е колебания измеряют ребаний щ 0 а. аний, возбужические колеОПРЕДЕЛЕНИ ГГА М АГН ИТН О зобретения: во армонически щего (СП) зонда стоту этих коле плитуду колеб нные негармон(54) СПОСОБ НИЯ ГРАДИЕ (57) Сущность нужденные сверхпроводя зонансную ча увеличивая а дают вынужде ГОСУДАРСТВЕЯЮЕ Г 1 ЛТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(5 б) Авторское свидетельство ССВ 1714544, кл. О 01 Й ЗЗ/02, 19 бания, измеряют их амплитуду А и смещение средней точки негармонических колебаний относительно средней точки гармонических полей ЬХ и по формуле ,н Лх т тье- ю , тде р - плотность мд Ат 0,25материала СП зонда, определяют величину дН- характеризующую величину измерения д)Сградиента магнитного поля в исследуемой точке поля, Устройство, реализующее поле, содержит сверхпроводящий зонд 1, сегменты электретов 2 из воска, конденсатор 3, цилиндрический магнит 4, генератор 5 переменного синусоидального напряжения, микроскоп 6. 2 ил,Изобретение относится к измерению магнитных палей и может быть использовано для определения изменения градиента магнитного поля мцогопалюсных постоянных магнитов,Цель изобретения - повышение разрешающей способности измерения,На фиг.1 представлена блок-схема устройства, на котором реализуется заявленный способ; на фиг.2 приведен рисунок, поясняющий суть способа,Способ осуществляется следующим образом,В ачесве СП-занда 3 использовался шар диаметром 0,4 см из сверхпроводящего материала. СП-зонд охлаждается и затем взвешивается в парах газообразного азота над цилиндрическим магнитом с внутренним диаметром Дур. = О,б см, внешним диаметром Оояеш = 4 см и длиной 1 = 4 см, Точка измерения дг Н/дХ выбиралась награсстоянии 0,3 см ат плоскости торца ца оси цилиндрического магнита, Для возбуждения колебаций СП-зонда на диаметрально противоположные ега участки приклеивали сегменты электретав 2 из воска с таким отношением к массе зонда, что искгначается влияние электретов на резонансную частоту свободных колебаний СП-занда.СП-зонд взвешивается цад цилиндрическим магнитом таким образом, чтобы сегменты злектретов были расположены вдоль оси Х, затем вводится плоский конденсатор 3 так, чтобы СП-зонд размещался с зазором0,05 см между обкладками конденсатора, а его пластины были расположены параллельна торцу цилиндрического магнита 4. Изменение амплитудь и частоты колебаний СП-занда осуществляется приложением от генератора 5 переменного синусоидальцаго напряжения регулируемой величины и частоты к обкладкам конденсатора, переменное электрическое поле которого взаимодействует вдоль направления Х с источником постоянного поля злектрета.Резонансную частоту в амплитуду А и смещение средней точки резонансных колебаний Й( СП-зонда при данной величине переменного электрического поля, подаваемого ца обкладки конденсатора, определяли оптически с памощно микроскопа б (увеличение до 300) с помощью блестящей точечной метки, которую наносили на СП- зонд, Для этого при данной величине переменного электрического поля изменяли его частоту и фиксировали резонанс ую частоту СП-зонда по появлению размытия, в виде линии, блестящей точечной метки, аЬ определялось при максимальном раз махе размытой линии, амплитуда А равнялась максимальному размаху размытой 5 10 15 20 25 30 35 40 45 метки, ЬХ измерялось по смещению средней точки линии,Физическая сущность изобретения заключается в там, что высокотемпературныесверхпроводники (ВТСП) являются сверхпроводниками И рода и ниже температурысвсрхпроводящего перехода в магнитномполе Н Нк 1(Нк 1 - первое критическоеполе) магнитное поле проникает в ВТСП,образуя магцитную вихревую решетку, которая закрепляется на центрах пининга (дефектах и нарушениях кристаллическойрешетки). Когда сила Г, необходимая длясрыва вихрей, Ргпц (п 1 - масса ВТСП), таВТСП и данной точке зависает над источником магнитного поля. С другой стороны принебольших смещениях ВТСП происходитупругое деформирование вихревой решетки с сохранением магнитной индукции В = сопз 1. Это адекватно появлению вВТСП упругого элемента, который и задаетсобственные частоты свободных копебацийВТСП массой гп,Количественные соотношения междупараметрами собственных частот свободных колебаний в данном направлении Х идг Н/ЙХ можно получить следующим образом. В = сапы позволяет записать изменение энергии при колебании ВТСП вмагнитном поле в виденг ., НгЬЕ= - ) МН= - , (1)Н 18 яТогда в уравнении колебания СП-зондасферической формыХ+г,г,хрв,Х+уХ = - соэвт. (2)П 3При учете размагцичивающего фактора3 дН.гй 4 =- - ( -.;г квадрат резонансной часВюртоти гармонических колебаний вдоль направления Х,-константаб х хдаъу- коэффициент трения, который равен полуширине линии Ью на высоте АЙЯ (А - амплитуда колебаний); р - плотность вещества; в - круговая частота колебаний СП-зонда массой щ; 1- вынуждающая сила,В общем случае решение (2) это ряд Фурье видаХ =,Я (Ап соз п а т + Вп зп и со т) (3)П - Огде Ап, Вп - амплитуды четных и нечетных гармоник, которые могут быть определены при подстановке (3) в (2) в приравнивании коэффициентов при одинаковых гармониках.В гармоническом случае р - 0 отличны от нуля лишь Аг 1 ар", Вар" и равны 10 Ага рцЮ 04 - ОРП 1 (ф О,) + Я ,2 БРУип 1 (ф ггпу) + )Я 2 15Наличие слабого агармониэма ао ) ОДг 1 ар р Вг 1 ар"ПрИВОдИт К тому, чтово-первых, появляются малые отклонения А 1 и В 1 от гармонических20 значений А 11 и Вг 1"Р", во-вторых, появляются не нулевые амплитуды других гармоник. При этом оказывается нетрудно определить амплитуду нулевой гармоники Ао, которая удовлетворяет уравнению в.А. =-Р(АО+ Х (Ай- Вй Р) Наибольшие слагаемые в правой части А 1 и В 1, которые примерно равные АгаРм В гарцТаким образом смещение средней точки исходных резонансных колебаний частотой йЬ СП-зонда сферической формы вдоль направления Х, которое происходит 35 при увеличении амплитуды колебания А относительно исходной амплитуды колебаний, имеет вид:0,26,Н, А 2 6) Я 7 гф дФ40 Из выражения (6) легко, снимая зависимость Л Х от А, по тангенсу угла наклона определить о= Н/дХ ( р - плотность сверхпроводящей фазы СП-зонда).Таким образом в предлагаемом способе выбор сверхпроводящего зонда обусловлен необходимостью обеспечить изменение взаимодействия зонда с магнитным полем при его колебаниях, а сферическая форма - возможностью аналитического описания этого взаимодействия,Формула изобретения Способ определения изменения градиента магнитного поля, заключающийся в возбуждении упругих колебаний сверхпроводящего зонда в неоднородном магнитном поле и измерении резонансной частоты упругих колебаний, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности измерений, возбуждают вынужденные гармонические колебания сверхпроводящего зонда, увеличением амплитуды колебаний возбуждают вынужденные негармонические колебания зонда, измеряют амплитуду этих колебаний и смещение средней точки негармонических колебаний относительно средней точки гармонических колебаний и по формулеФн лх,ф щД ) А 2 0,26определяют изменение градиента магнит- НОГО ПОЛЯ,где й( - смещение средней точки колебаний,А - амплитуда негармонических колебаний,р- плотность материала сверхпроводящего зонда,аъ - частота колебаний зонда.1780066 Составитель О, РаевскаяТехред М.Моргентал Корректор М. Шароши Редактор С, Кулакова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 4436 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5