Способ измерения магнитной индукции

 

Изобретение может быть использовано для измерения малых значений магнитной индукции (МИ) постоянных и медленно меняющихся полей. Цель изобретения - повышение точности измерений . Способ измерения МИ заключается в следующем. Вводят в центральную область откачанного объема, ограниченного прозрачной п(вгерхностью, рабочее вещество (РВ) в газообразном состоянии с ненулевым ядерным магнитным моментом, воздействуют на РВ т вспомогательным переменным и измеряемым магнитными полями, проводят оптическую накачку магнитных подуровней 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 поворота на угол 180 вокруг второй оси, ортогональной первой, и пересекающейся с ней внутри указанной области, при-, чем функциональная зависимость модуля потенциала данных полей относительно заземленной точки от координаты вдоль каждой из этих осей в точке их пересечения имеет минимум, равный нулю, а на краях указанной области возрастает до значений, превьшающих среднюю тепловую энергию иона, деленную на его заряд, при этом в качестве РВ используют изотопы элементов главной подгруппы второй группы Периодической системы. 2 ил. . |СЛ СО о О) 00 О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5.1)4 С 01 R 33/26 33/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И,, 13

ggg, Jg р;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4112473/24-21 (22) 23 ° 06.86 (46) 30.01.88. Бюл. к- 4 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Б.А. Андрианов (53) 621.317.44 (088.8) (56) Патент Франции Ф 1594433, кл. С О1 Р 33/08, 1970. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ (57) Изобретение может быть использовано для измерения малых значений магнитной индукции (МИ) постоянных и медленно меняющихся полей. Цель изобретения — повышение точности измерений. Способ измерения МИ заключается в следующем. Вводят в центральную область откачанного объема, ограниченного прозрачной поверхностьюй рабочее вещество (РВ) в газообразном состоянии с ненулевым ядерным магнитным моментом, воздействуют на РВ т вспомогательным переменным и измеряемым магнитными полями, проводят оптическую накачку магнитных подуров„„SU„„1370636 А1 ней одного и того же сверхтонкого уровня PB и фотоэлектрическое детектирование излучения, прошедшего через

PB. PE 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 поворота о на угол 180 вокруг второй оси, орто- гональной первой, и пересекающейся с ней внутри указанной области, при-. g 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 рва среднюю тепловую энергию иона, делен- ф ную на его заряд, при этом в качестве PB используют изотопы элементов главной подгруппы второй группы Периодической системы. 2 ил.

1370636 2

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения малых значений магнитной индукции постоянных и медлен5 но меняющихся полей.

Цель изобретения — повышение точности измерений магнитной индукции путем увеличения времени тепловой релаксации неравновесной населенности магнитных подуровней.

Согласно предлагаемому способу в центральную область откачанного объема, ограниченного прозрачной поверхностью, вводят рабочее вещество в газообразном состоянии с ненулевым ядерным магнитным моментом, на которое воздействуют вспомогательным переменным и измеряемым магнитными полями, затем проводят оптическую накачку магнитных подуровней одного и того же сверхтонкого уровня рабочего вещества и фотоэлектрическое детектирование излучения, прошедшего через рабочее вещество, рабочее вещество 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 пово0 рота на угол 180 вокруг второй оси, ортогональной первой и пересекающейся с ней внутри укаэанной области, причем функциональная зависимость модуля потенциала данных полей отно- 4О сительно заземленной точки от координаты вдоль каждой из этих осей в т< чке 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 подгруппы второй группы Периодической системы.

На фиг. 1 изображено устройство, реализующее геометрию электрических полей, — радиочастотная квадрупольная ловушка; 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; 4 — фотоприемник;

5 — прозрачная поверхность ограниченного объема.

Способ реализуется следующим образом.

Рабочее вещество, в качестве которого могут служить изотопы щелочноземельных металлов Ве, Ве " gg25

Са, Sr, Ва, Ва, вводят в orФЗ В <33 1i7 раниченный прозрачной поверхностью объем. Затем рабочее вещество ионизируют электронным ударом йли фотоионизацией. В первом случае атомы va 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 OZ в качестве второй оси — любая ось в плоскости ХОУ, пересекающая ось OZ. Чашечные электроды 1 и 2 электрически соединены между собой, и между ними и кольцевым электродом 3 приложено напряжение U, +

+ U, созЯ t с постоянной U и переменной U, cos 5l t составляющими, частота которого 5l находится в радиодиапазоне. На фиг. 2 изображено сечение ловушки плоскостью XOZ 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, orг раниченным центральной областью межэлектродного пространства, и не выходят за ее пределы. После создания в ловушке облака ионов с необходимой темы. з 1370636 концентрацией оптическая накачка, детектирование и измерение магнитной индукции производится точно так же, как и в известных методах, Схема рас5 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 резонансным из- лучением с круговой поляризацией, правой b или левой . Излучение накачки от спектральной лампы или лазера 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;® 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 OZ прик35 ладывают магнитные поля: вспомогатель. ное переменное поле с индукцией

В„cosset (где В, — амплитуда; и†круговая частота; t — время) и измеряе- 4О мое магнитное поле с индукцией В,.

В результате оптической накачки создается неравновесная разность населенностей между магнитными подуровнями одного и того же сверхтонкого

45 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,> 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 В о

Формула изобретения

Способ 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, отличающийся тем, что, с целью повьгшения точности измерений, перед оптической накачкой рабочее вещество однократно положительно ионизируют и воздействуют на ионы постоянным и переменным неоднородными электрическими полями, симметричными относительно первой оси ограниченного 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 точке пересечения этих осей устанавливают равным нулю, а на краях ограниченного объема возрастающим до значений, превьппающих отношение средней тепловой энергии иона к его заряду, а в качестве рабочего вещества используют изотопы элементов главной подгруппы второй группы Периодической сис1370636 фЦВ. 2

Составитель А. Дивеев

Редактор Л. Пчолинская Техред М.Дидык

Корректор И.Муска

Заказ 418/18 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4