Источник поляризующего магнитного поля для радиоспектрометрической аппаратуры

СОЮЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН С 01 И 2 ГОСУД АРСТ ПО ИЗОБР ПРИ ГННТ СПИ М АВТО 9 ЕННЫЙ НОМИТЕТЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМСССР АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СНОМ,Ф С(54) ИСТОЧНИК ПОЛЯГО ПОЛЯ ДЛЯРАДИОАППАРАТУРЫ (57) Изобретениеческой физике и м РИЗУЮЩЕГО МАГНИТНОПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЙ тносится к тежет быть испол ова ного починка побез магиммами 2 мм и м 35 м его магнитно- рометрической ржит магнитополюсов 2,образующих амагничиваюие магнитный межищиепот области 4484769/2520.09.8815.05,91. БюлБелорусский гтет им. В.И.ЛВ.А.Коробов,.Муравский538.113 (088Карасик В.Р.ых магнитныхс. 54,ектромагнитыЕК 077. Просектрометры Э Изобретение относится к хнической физике и может быть использовано при создании источников поляризующего магнитного поля с высокой однородностью для радиоспектрометров элект. ронного парамагнитного и ядерного магнитного резонансов, в первую очередь при создании малогабаритных источников, имеющих малые размеры межполюсного зазора.Цель изобретения - увеличение размера рабочей области магнитного поля.На фиг.1 представлена конструкция источника поляризующего магнитного поля; на фиг. 2 - выемка цилиндричес- .кой формы; на фиг. 3 - то же, в форме двух составленных цилиндров; на но при создании источников полярнзующего магнитного поля с высокой однородностью для спектрометров магнитного резонанса. Целью является увеличение размера рабочей области, В данном источнике поляризующего магнитного поля намагничивающие катушки формируют в ярме н полюсах магнита магнитный поток, распределение которогов полюсах корректируется магнитнымишиммами, расположенными в областисопряжения полюсов с ярмом и выполненными в виде осесимметричных выемок.Однородное магнитное поле формируется в зазоре при рассеянии неоднородного по плотности магнитного потока, аВарьируя глубину и диаметр выемок,подбирают необходимую величину коррекции распределения магнитного потока. фиг.4 - то же цилиндрическвнутри ярма магнитопроводафиг, 5 - конфигурация магиля в межполюсном зазоре исляризующего магнитного полнитных шиммов, с магнитнымидиаметром 35 мм и толщиноймагнитными шиммами диаметртолщиной 4 мм.Источник поляризующго поля для радиоспектаппаратуры (фиг.1) содепровод из ярма 1 и двухлицевыми поверхностями 3олюсной зазор 4, и нкатушки 5, формирующок в магнитопроводе. Всопряжения полюсов с ярмом внутри каждого из полюсов 2 выполнены одинаковые соосные выемки 6 осесимметричной формы, причем диаметр выемок 6 определяется диаметром эоны однородного магнитного поля в межполюсном зазоре 4 а глубина выемок 6 выбрана.по максимуму коррекции распределения магнитного потока в межполюсном зазоре 4. Выемки 6 расположены вблизи плоскости 7 сопряжения полюсов 2 с ярмомОднородное магнитное поле в межполюсном зазоре Формируется следующим образом.Намагничиваюшие катушки 5 создают намагничивающее магнитное поле, индуцирующее в магнитопроводе магнитный поток (для этого катушки 5 подключаются к источнику тока), Полюса 2 концентрируют магнитный поток в межполисной зазор 4.Конфигурация магнитного поля в межполюсном зазоре 4 определяется 25 распределением плотности магнитного потока на выходе из полюсов 2 и рассеянием магнитного потока в межполюсном зазоре 4,Достижение высокой однородности магнитного поля в межполюсном зазоре 4 обеспечивается специальной формой магнитопровода, при которой обеспечивается коррекция распределения магнитного потока, поступающего в эа- З 5 зор 4 из полюсов 2 Однако элементы коррекции распределения магнитно го потока в предлагаемом устройстве выполнены за пределами межполюсного зазора 4 (в области сопряжения 4 О .полюсов 2 с ярмом 1) и представляют собой соосные выемки осесимметричной Формы в каждом из полюсов 2.Корректирующее действие выемок бпроявляется следующим образом. 45Расположенные в области сопряже.ния ярма 1 и полюсов 2 выемки б, выполненные осесимметричными,существен- но влияют на формирование распределения магнитного потока в полюсах 2. При наличии выемок б поворот вектора, магнитного потока на входе из ярма 1 в полосы 2 происходит на большем расстоянии от оси полюсов 2, чем при отсутствии выемок б. В результате в большом объеме полюсов 2 Формируется неоднородное распределение плотности магнитного потока: по оси :полюсов 2 наблюдается минимум плотности магнитного потока, а вблизи края полюсов 2 - максимум.Глубина выемок 6 определяет величину создаваемой неоднородности маг-. нитного потока, т.е. разности между максимальным и минимальным значением плотности магнитного потока соответственно на краю и по осн полюсов 2; чем.больше глубина выемок 6, тем больше и неоднородность магнитного потока в полюсах 2. Диаметр выемок 6, в свою очередь, задает положение максимума плотности магнитного потока в полюсах 2; чем больше диаметр выемок 6, тем дальше от оси и ближе к наружной поверхности полюсов 2 концентрируется магнитный поток,Неоднородный магнитный поток,. сформированный с помощью выемок 6 в полюсах 2, поступает в межполюсной зазор 4, где в результате рассеяния потока на краях зазора 4 его неоднородное распределение выравнивается.Таким образом, в предлагаемом устройстве распределение магнитного поля в межполюсном зазоре 4 определяется двумя эффектамн: неоднородным распределением поступающего в межполюсной зазор 4 магнитного потока и рассеянием магнитного потока на краях зазора 4. Однородное распределение магнитного поля в межполюсном зазоре 4 обеспечивается только прн взаимной компенсации этих эффектов.В предлагаемом устройстве неоднородное распределение магнитного потока формируется во всем объеме полюсов 2, что позволяет компенсировать эффект рассеяния в значительно большем объеме зазора 4 и за счет этого увели",ить размеры рабочей области магнитного поля.Размеры рабочей области магнитного поля по. отношению к известному устройству увеличиваются также за счетудаления из межполюсного зазора 4 элементов коррекции магнитного поля (шиммов).Очевидно, что высокая пространст венная однородность магнитного поля может быть получена только при точном соответствии Функции распределения магнитного потока в полюсах 2 й Функ" ции рассеяния магнитного потока в межполюсном зазоре 4. плотность маг" нитного потока в полюсах 2 увеличивается в радиальном направлении164 от оси к его внешней повеьхност,;, а эффект рассеяния проявляется в уменьшении плотности магнитного потока от оси к краю рабочего зазора 4. Эти Факторы должны точно компенсировать друг друга.Необходимое соответствие функций распределения и рассеяния достигается за счет выбора оптимального .диаметра и глубины выемок 6: диаметр вые- мок влияет на Форму распределения магнитного потока в полюсах 2, а глубина выемок - иа величину вносимой ими неоднородности распределения магнитного потока.В процессе настройки источника. магнитного поля определяют оптимальные размеры выемок б, варьируя их глубину и.диаметр и контролируя распределение магнитного поля в межполюсном зазоре 4. При этом диаметр выемок 6 выбирают исходя из диаметра зоны получаемого однородного магнитного поля в зазоре 4, а глубину выемок определяют по максимуму коррекции магнитного поля в межполюсном зазоре 4 (по максимальному размеру зоны однородного магнитного поля).Иа Фиг.2-4 приведены варианты конструктивного выполнения шиммов в источниках магнитного поля; на Фиг.2 показана выемка цилиндрической формы; на Фиг, 3 - выемка в форме двух составленных цилиндров различного диаметра и толщины,что позволяет проводить поэтапную (сначала - грубую, затем - точную) настройку источника магнитного поля;на Фиг,4 цилиндрическая выемка внутри ярма магинтопровода.Устройство особенно эффективно для малогабаритных источников поляризующего магнитного поля, имеющих малые размеры межполюсного зазора, в которых затруднено использование магнитных шиммов внутри азора.Предлагаемое техническое рещение апробировано при создании источника поляризующего магнитного поля для малогабаритного радиоспектрометра ЭПР РЭММагнитопровод и полюсы источника магнитного поля выполиены из магнитомягкого материала типа ЛРМКО. Длина полюсов 60 мм, диаметр полюсов 70 мм, диаметр лицевых поверхностей полюсов 58 мм, межполюсной зазор 12 мм. Источник обеспечивает оТносительную однородность магнит 9399 6 ного поля 10в объеме з 5 х- ммг диапазон магнитных полей 0,02 0,7 Тл.На Фиг.5 приведены конфиг рации магнитного поля в межполюсном зазоре разработанного источника паляризующего магнитного поля без выполнения полостей в местах сопряжения полюсов с ярмом магннтопровода (кривая 8) и с полостями размером 35 х 2 мм (кривая 9) и 35 х 4 мм (криЕ вая 10)При отсутствии полостей происходит неоднородное распределение магнитного поля в межполюсном зазоре, что определяется преобладанием эффекта рассеяния магнитного потока (кривая 8). Полости с размерами 35 х 2 мм являются оптимальными магнитное поле имеет однородное распределение(кривая 9). Полости с размерами 35 х 4 мм,обеспечивают слишкомгбольшую неоднородность магнитного готока в полюсах, поэтому наблюдаютО 20 нородное распределение магнитного поля в межлолюсном зазоре (кривая 10).Как видно из приведенных зависимостей, диаметр зоны однородного магнитного поля составляет приблизительно 3/5 от диаметра лицевой поверхности. полюсов.Формула изобретенияИсточник поляризующего магнитного поля для радиоспектраметрической аппаратуры, включающий магнитопровод, состоящий из ярма и двух полюсных наконечников, лицевыми поверхностями образующих межполюсной зазор, и ЗО намагничивающие катушки, Формирующие магнитный поток в магнитопроводе,о т л и ч а ю щ и й с я тем,.что,с целью увеличения размера рабочейобласти магнитного поля, полисныенаконечники выполнены с длиной, меньшей длины выравнивания плотности магнитного потока, в области сопряженияполюсных наконечников с ярмом в каждом из полюсных наконечников в ярме 40 45 50 выполнены одинаковые соосные выемкиосесимметричной Формы, причем диаметрвыемок соответствует максимальномудиаметру зоны однородности магнитного поля в межполюсном зазоре, а глубина выемок соответствует разностимежду максимальным и минимальнымзначениями плотности магнитного потока соответственно на краю и по оси.полюсных наконечников,25. ся перекомпенсация рассеяния и неод 1 б 493991649399 Составитель А. ФедоРедактор Л.Веселовская Техред А,Кравчук ектор А.Об Тираж 389 Подписноеенного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР13035, Иосква, 3-35Раущская наб., д4)5 Заказ 57 ВНИИПИ Гос Производственно-издательский комбинат патент"г. Ужгород, ул. Гагарина