Способ формирования поляризующего магнитного поля в радиоспектроскопической аппаратуре

(51) 4 С 01 И 24/1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 2рвую очерабаритных(21) 43044 (22) 14,09 (46) 30.09 (71) Белор ве сигет и резонансо разработк дь приисточниковчего зазоие простагнитногом компено лые размеры ра имеющихра. Цельранствен я повышеодностизоре пут явл й о поля в рабочем зикалей,ель изоб тения - повышение прО- однородности магнитноеннои в рабоэффе ока в неодно олюснь аист чем зазо кта расс зазоре з родного тх након м ко агни форм пу нияго поля пенсаци сч ного п ровани тока в ного и магнечник ора. ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Карасик В.Р. Фи и техника сильных магнитных по М.: Наука, 1964. с,348.Венгринович В.Л. и др, Влияние формы и материала полюсных наконечников на однородность поля в магнитах. - Приборы и техника эксперимента, 1977, В 4, с. 243-246. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛЯРИЗУЮШЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ В РАДИОСПЕКТРОСКОПИЧЕСКОИ АППАРАТУРЕ(57) Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано при разработке источников поляризующего магнитного поля для радиоспектрометров электронного парамагнитного и ядерного магнитного Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при разработке источников поляризующего магнитного поля для радио- спектрометров элвктронного парамагнитного и ядерного магнитного резонансов, в первую очередь при разработке малогабаритных источников, имеющих малые размеры рабочего заации эффекта рассеяния магнитного отока в зазоре за счет формироваия неоднородности магнитного по ка в полюсных наконечниках. Намагничивающие катушки формируют в кернах магнитопровода радиально-неоднородный магнитный поток (МП), который затем концентрируется полюсными наконечниками в рабочий зазор безвыравнивания неоднородности МП, Однородное магнитное поле формируетсяпри рассеянии неоднородного МП в рабочем зазоре за счет точной компенсации эффекта рассеяния неоднороднымраспределением МП, что обеспечивается при определенных соотношенияхмежду длиной полюсных наконечников,диаметром их лицевой поверхности идлиной рабочего зазора, 5 ил. На фиг. 1 представлена конструкция устройства (электромагнита) для фор- . мирования поляризующего магнитного11165 поля в радиоспектроскопической аппаратуре, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - распределение плотности магнитного потока в центральном сечении кернов магнитопрово 5 да; на фиг. 3 - конфигурация магнитного поля в рабочих зазорах длиной 10, 12 и 14 мм; на фиг. 4, 5 - зависимости однородности магнитного поля от длины и диаметра рабочего зазора соответственно.Устройство для формирования поляризующего магнитного поля в радио- спектроскопической аппаратуре содер 1 э жит намагничивающие катушки 1, расположенные на кернак 2 магнитопровода 3 броневого типа, и полюсные наконечники 4 конической формы, лицевыми поверхностями 5 образующие рабо чий зазор 6. Намагничивающие катушки 1 размещены непосредственно перед цолюсными наконечниками 4, длина которых в 5-10 раз меньше диаметра кернов 2, а отношение диаметра лицевой 25 поверхности 5 полюсных наконечников 4 к длине рабочего зазора 6 составляет 4,2 - 5,6,Магнитное поле в рабочем зазоре 6 формируется следующим образомНамагпичивающие катушки 1 при протекании через пих электрического тока создают намагничивающее магнитное поле, индуцирующее в магнитопроводе 3 магнитный поток. Полюсными наконечниками 4 магнитный поток концентрируется в рабочий зазор 6. Поскольку поле намагничивающих катушек 1 является радиально-пеоднородным (его напряженность возрастает при удалении от оси катушки), то и магнитныи поток, формируемый в кернах 2 магнитопровода под воздействием неоднородного намагничивающего поля катушек 1, также является неоднородньм - плотность магнитного потока возрастает в радиальном направлении от центра кернов 2 к внешней поверхности.Неоднородное распределение плотности магнитного потока, формирующееся в кернах 2 магнитопровода, сох раняется при его концентрации в рабочий зазор 6 полюсными наконечниками 4. Для этого намагничивающие катушки 1 размещаются непосредственно перед полюсными наконечниками 4, а 55 полюсные наконечники 4 выполняются малой длины - меньше характерной длины выравнивания плотности магнит 5ного потока. В результате магнитныйпоток, поступающий в рабочий зазор6, имеет неоднородную (возрастающуюк краю зазора 6) плотность.В рабочем, зазоре 6 происходит рассеяние магнитного потока, однако этоне приводит к ухудшению однородностимагнитного поля в зазоре, а наоборот,именно в результате рассеяния неоднородное распределение магнитного потока, поступающего из полюсных наконечников 4, выравнивается,Таким образом, в предлагаемомспособе однородное магнитное полеформируется путем комбинации двухэффектов: создания неоднородногораспределения поступающего в рабочийзазор 6 магнитного потока и рассеяния магнитного потока на краях зазора.Неоднородное распределение магнитного потока формируется по всемуобъему полюсных наконечников, чтопозволяет компенсировать эффект рассеяния в значительно большем объемезазора 6 и за счет этого повыситьпространственную однородность магнитного поля,оВысокая пространственная однородность магнитного поля может быть получена только при точном соответствии функции распределения магнитного потока в полюсном наконечнике 4 и функции рассеяния потока в рабочем зазоре 6. плотность магнитного потока в полюсном наконечнике 4 возрастает к его краю, а эффект рассеяния проявляется в уменьшении плотности магнитного потока к краю рабочего зазора 6, Действие этих факторов должно точно компенсировать друг друга.Необходимое соответствие функций распределения и рассеяния достигается за счет выбора диаметра лицевой поверхности полюсных наконечников 4 и длины рабочего зазора 6: изменение диаметра полюсных наконечников 4 влияет в основном на функцию распределения магнитного потока, а изменение длины рабочего зазора 6 приводит к изменению функции рассеяния, Оптимальное отношение диаметра лицевой поверхности наконечников к длине рабочего зазора составляет 4,2 - 5,6.Согласно фиг. 1 магнитопровод 3 (включающий керны 2) и полюсные наконечники 4 выполнены из магнитно 5 151мягкого материала типа ЛРМ 10. ДлинаполюснТах наконечников равна 10 мм,что составляет 1/7 от диаметра кернов 2, равного 70 мм. Это обеспечивает сохранение неоднородности распределения магнитного потока, Формирующегося в кернахкатушками 1.Намагничивающие катушки 1 размещенынепосредственно перед полюсными наконечниками 4, что сводит к минимумувыравнивания магнитного потока внутрикернов 2.Максимальная пространственная однородность магнитного поля (Фиг. 3)достигается в зазоре длиной 12 мм(кривая 8), когда неоднородность распределения плотности магнитного потока, поступающего в рабочий зазор,точно компенсируется за счет его рассеяния. При меньшей длине рабочегозазора наблюдается недостаточнаякомпенсация (кривая 7), а при большей - перекомпенсация (кривая 9).Согласно фиг. 4 и 5 величина однородности измеряется как разностьмежду максимальным и минимальным,значениями магнитного поля в заданномобъеме рабочего зазора. В рассматриваемом случае выбран объем в видецилиндрического слоя диаметром 25 итолщиной 4 мм,Максимальная пространственная однородность магнитного поля (на уровне не хуже 5 10 ) обеспечивается приотношении диаметра полюсных наконечников к длине рабочего зазора 4,25,6. При этом диаметр зоны однородности составляет приблизительно 2/5от диаметра лицевой поверхности полюсных наконечников.Изобретение особенно эффективнодля малогабаритных источников поляризующего магнитного поля, имеющихмалые размеры рабочего зазора, в ко 1655торых невозможно применять такие способы повышения однородности, как активные токовые шиммы или пассивные шиммы в виде колец Розе.Способ опробирован при создании серийного варианта малогабаритного радиоспектрометра ЭПР "АЭ", Источник обеспечивает относительную-з однородность магнитного поля 10 в объеме254 мм , диапазон магнитных полей 0,02 - 0,7 Тл. Формула изобретения15Способ Формирования поляризующегомагнитного поля в радиоспектроскопической аппаратуре, включающий создание магнитного потока намагничивающими катушками, размещенными на магпитопроводе, концентрацию его в рабочий зазор, образованный лицевыми поверхностями конических полюсных наконечников, при этом длина полюсныхнаконечников определяется длиной выравнивания плотности магнитного потока, о т .и и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения пространственной однородности магнитного поля врабочем зазоре путем компенсации эффекта рассеяния магнитного потока взазоре за счет формирования неоднородного магнитного потока в полюсныхнаконечниках, в магнитопроводе формируют магнитный поток с увеличивающейся в радиальном направлении плотностью с помощью намагничивающих катушек, размещенных непосредственно перед полюсными наконечниками, длинакоторых в 6,5 - 14 раз меньше длины 40выравнивания плотности магнитногопотока, и концентрируют его в зазорполюсными наконечниками, диаметр лицевых поверхностей которых в 4,25,6 раз больше длины рабочего зазора, 15116551511655 8 И Юб 58 бд Рю Составитель А.Федоров актор М.Келемеш Техред И.Верес КоРректор Н,КорольЗака одпи тиям при ГКНТ ССС о оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 3 В - ф 70 В 896/47 Тираж 789 Государственного комите 113035, Москва