Устройство детектирования спина для измерения компонент вектора спина, преобладающего в пучке частиц

Авторы патента:

G01R33/12 - измерение магнитных свойств образцов твердых или текучих материалов или изделий из них (с применением электронного или ядерного магнитного резонанса G01R 33/20)

Владельцы патента RU 2579186:

СПЕКС Сёрфейс Нано Анализис ГмбХ (DE)

Изобретение относится к области экспериментальной физики и предназначено для определения компонент вектора спина, преобладающего в пучке частиц. Предложенное устройство детектирования спина состоит из вращателя (1) спина с переключаемой катушкой (5), отклоняющего устройства (7), детектора (9) спина и коммутационного блока (15), обеспечивающего возможность переключения состояний возбуждения катушки (5). Исследуемый пучок частиц проходит через вращатель спина (1) с переключаемой катушкой(5). Далее пучок отклоняется на угол отклонения отклоняющим устройством (7), после чего попадает на детектор (9), измеряющий две компоненты вектора спина, перпендикулярные к направлению движения пучка. Меняя силу и/или знак тока в катушке (5) и осуществляя тем самым поворот спина частиц на разные углы, измеряют все три компоненты вектора спина. Техническим результатом изобретения является возможность определения трех компонент вектора спина. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Настоящее изобретение относится к устройству детектирования спина для определения компонент преобладающего вектора спина в пучке частиц с преимущественной ориентацией спина частиц. Кроме того, изобретение относится к способу определения всех компонент преобладающего вектора спина в пучке частиц с преимущественной ориентацией спина частиц.

Устройства детектирования спина для определения компонент преобладающего вектора спина известны, например, из DE 102005045622 A1, DE 2646394 A1, DE 19842476 C1, EP 0490170 A2, US 4,760,254, US 2010/0155598 A1 и JP 61-283890.

В сравниваемых источниках DE 102005045622 A1, DE 19842476 C1 и DE 2646394 A1 описаны способ и устройства для определения компонент вектора поляризации спина пучка электронов, однако при этом не происходит определения всех трех компонент.

В EP 0490170 A2 описано устройство детектирования спина, в котором применена ферромагнитная мишень, имеющая определенное направление поляризации. Вектор поляризации измеряемого пучка электронов поворачивают при помощи вращателя с постоянной угловой скоростью. При помощи системного усилителя сигнал переменного тока на мишени измеряют, при этом подводимый к вращателю пилообразный сигнал находит применение в качестве опорного сигнала. Из разности фаз между пилообразным опорным сигналом и определенным сигналом переменного тока определяют угол между вектором поляризации пучка электронов, попадающего на мишень, и вектором намагничивания мишени. Чтобы при помощи этого способа определить все три компоненты вектора поляризации, применяют детектор с четырьмя мишенями.

В US 4,760,254 описаны прибор и способ измерения вектора поляризации спина пучка электронов, при помощи которых могут быть измерены все три компоненты вектора поляризации спина. Для этого прибор имеет сферический конденсатор, который на линии входящего пучка электронов имеет отверстие. В зависимости от того, заряжен конденсатор или нет, пучок электронов подводится к первой или ко второй мишени. В то время как одна мишень применяется для измерения компоненты X и компоненты Y, другая мишень применяется для измерения компоненты Y и компоненты Z.

В JP 61-283890 описано устройство, при помощи которого могут быть измерены все три компоненты вектора поляризации спина пучка электронов. Для этого пучок электронов последовательно проходит через две мишени, при этом между первой и второй мишенями пучок электронов отклоняется сферическим дефлектором.

Таким образом, для измерения всех трех компонент вектора поляризации спина по состоянию техники применяют несколько мишеней.

В US 2010/0155598 A1 также описан детектор спина электронов, при помощи которого могут быть определены все три компоненты вектора поляризации спина. Определение осуществляется при помощи магнитной пленки, которая обеспечивает возможность определения спина в одном определенном направлении. Чтобы определить все три компоненты вектора поляризации спина, в устройстве имеется два вращателя спина, при помощи которых любая произвольная компонента вектора поляризации спина может быть переведена в направление, обеспечивающее возможность определения.

Задачей настоящего изобретения является предоставить в распоряжение предпочтительное устройство детектирования спина, при помощи которого могут измеряться все компоненты преобладающего вектора спина в пучке частиц. Следующей задачей настоящего изобретения является предоставить в распоряжение альтернативный способ определения всех компонент вектора спина, преобладающего в пучке частиц.

Первая задача решена при помощи устройства детектирования спина по п.1, а вторая задача - при помощи способа по п.9 формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения содержатся его предпочтительные варианты выполнения.

Предложенное в изобретении устройство детектирования спина для измерения компонент преобладающего вектора спина в пучке частиц с преимущественной ориентацией спина частиц включает в себя вращатель спина, подключенное после него отклоняющее устройство, которое отклоняет траекторию пучка частиц на угол отклонения, например электростатически, и подключенный после электростатического отклоняющего устройства детектор спина, который обеспечивает возможность определения компонент вектора спина, перпендикулярных к направлению движения пучка частиц. Вращатель спина включает в себя по меньшей мере одну переключаемую катушку, которая имеет осевое направление и ориентирована таким образом, что пучок частиц проходит через переключаемую катушку вдоль ее осевого направления. С переключаемой катушкой соединен коммутационный блок, который обеспечивает возможность переключения состояний возбуждения катушки и, таким образом, генерируемого катушкой магнитного поля. Кроме того, вращатель спина может дополнительно включать в себя электростатическую или магнитную линзу.

Посредством детектора, который может быть, например, детектором Мотта, в частности микродетектором Мотта, при помощи рассеяния частиц на мишени могут измеряться перпендикулярные к направлению движения пучка частиц при попадании на мишень компоненты вектора спина, преобладающего в пучке частиц. При помощи переключаемой катушки пространственная ориентация преобладающего в пучке частиц вектора спина может поворачиваться вокруг «старого» направления движения пучка частиц, перед тем как он пройдет через отклоняющее устройство. Такой поворот вокруг «старого» направления движения определяет, какие компоненты вектора спина, преобладающего в пучке частиц, после прохождения через отклоняющее устройство будут лежать в плоскости, перпендикулярной к «новому» направлению движения, то есть направлению движения при попадании на мишень детектора. Путем переключения катушки может быть произведено изменение тех компонент вектора, которые находятся в плоскости, перпендикулярной к «новому» направлению движения. Поэтому в зависимости от того, как включена катушка, детектором могут измеряться различные компоненты преобладающего в пучке частиц вектора спина. В общей сложности таким способом могут измеряться все компоненты преобладающего вектора спина.

Преимущество настоящего изобретения по сравнению с упомянутыми выше детекторами спина, известными по состоянию техники, состоит в том, что требуется лишь одна мишень.

При помощи предложенного в изобретении устройства детектирования спина может быть реализован предложенный в изобретении способ определения всех компонент вектора спина, преобладающего в пучке частиц. При этом способе при помощи детектора последовательно измеряют соответственно две компоненты преобладающего вектора спина, при этом посредством коммутационного блока при одном измерении катушка вращателя спина переведена в первое состояние возбуждения, а при другом измерении - во второе состояние возбуждения. Первое и второе состояния возбуждения катушки могут отличаться друг от друга силой тока и/или знаком тока, протекающего через катушку.

В первом примерном варианте в первом состоянии возбуждения через катушку может протекать ток с определенной силой, а во втором состоянии возбуждения - ток с такой же силой, как в первом состоянии возбуждения, но имеющий противоположный знак по сравнению с первым состоянием возбуждения. Преимущество этого варианта выполнения состоит в том, что вследствие переключения не оказывается влияния на оптические свойства вращателя спина в отношении частиц, так как на линзовое действие катушки оказывает влияние лишь сила тока, протекающего через катушку, а не его знак.

Во втором примерном варианте способа в первом состоянии возбуждения через катушку может протекать ток с определенной силой, большей нуля, а во втором состоянии возбуждения - ток с нулевой силой. Другими словами, в этом варианте во втором состоянии возбуждения через катушку ток не протекает. При этом коммутационный блок может просто выключаться, так как от него требуется лишь включение и выключение тока, протекающего через катушку.

Сила тока, протекающего через катушку, определяет плотность магнитного потока магнитного поля, генерируемого в катушке. Она, в свою очередь, определяет скорость, с которой вектор спина поворачивается вокруг «старого» направления движения. Поэтому сила тока, протекающего через катушку, определяет при заданной длине катушки угол, на который поворачивается преобладающий вектор спина вокруг «старого» направления движения. Путем установления силы тока и знака тока, протекающего через переключаемую катушку вращателя спина, посредством состояния возбуждения катушки могут устанавливаться сила и ориентация магнитного поля и, таким образом, угол, на который поворачивается вектор спина вокруг «старого» направления движения.

Если переключаемая катушка вращателя спина окружена магнитным ярмом, то при такой же силе тока могут генерироваться более сильные магнитные поля. При этом определенный поворот преобладающего вектора спина может быть произведен при помощи более короткой катушки по сравнению с катушкой без магнитного ярма. Альтернативно существует возможность производить определенный поворот преобладающего вектора спина при такой же длине катушки, как у катушки без магнитного ярма, с меньшей силой тока. Кроме того, посредством магнитного ярма уменьшаются поля рассеяния, так что влияние на преобразующие свойства вращателя спина вследствие переключаемого магнитного поля может минимизироваться.

Дальнейшие признаки, свойства и преимущества настоящего изобретения вытекают из последующего описания вариантов выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи. На них изображено:

фиг.1 - схематическое изображение варианта выполнения устройства детектирования спина согласно изобретению,

фиг.2 - поворот спина в магнитном поле,

фиг.3 - перспективное изображение в разрезе конкретного варианта выполнения устройства детектирования спина согласно изобретению.

Вариант выполнения устройства детектирования спина согласно изобретению описан ниже со ссылкой на фиг.1. В качестве существенных элементов это устройство включает в себя вращатель 1 спина, который в показанном варианте выполнения содержит электростатическую линзу 3 с переключаемой катушкой 5, подключенное после вращателя спина отклоняющее устройство 7, работающее в настоящем варианте выполнения исключительно электростатически, и подключенный после электростатического отклоняющего устройства детектор 9 спина, который в настоящем варианте выполнен в виде микродетектора Мотта. Кроме того, устройство детектирования спина согласно изобретению может включать в себя, как в показанном варианте выполнения, дополнительные электростатические или магнитные элементы 11. Ими могут быть, например, дополнительные электростатические линзы, дрейфовые трубки или конденсаторы, при помощи которых может оказываться влияние на траекторию пучка, состоящего из заряженных частиц, проходящего через устройство детектирования спина. Как уже было описано, в настоящем варианте выполнения вращатель 1 спина включает в себя электростатическую линзу. Однако наличие электростатической линзы не является условием функционирования вращателя спина. В простейшем варианте вращатель спина может включать в себя лишь катушку 5, при помощи магнитного поля которой производится поворот спина. Если в дополнение к катушке 5 вращатель спина включает в себя дополнительные элементы, то вместо электростатической линзы 3 или в дополнение к ней могут быть также предусмотрены другие электростатические и/или магнитные элементы, например магнитные линзы, дрейфовые трубки и т.д.

Пучок T частиц поступает через входное отверстие 13 в устройство детектирования спина и последовательно проходит через вращатель 1 спина и электростатический отклоняющий элемент 7, чтобы в конечном итоге поступить в микродетектор 9 Мотта. Пучок T содержит частицы, обладающие спином, при этом ориентация спина частиц, содержащихся в пучке, имеет преобладающее направление. Это преобладающее направление отображается вектором спина, который в свою очередь определен тремя своими компонентами. Однако это не означает, что все частицы пучка T частиц имеют спин, который ориентирован в соответствии с преобладающим направлением. Напротив, имеет место распределение ориентации спина отдельных частиц, причем это распределение имеет максимум при ориентации спина, которая соответствует преобладающему направлению. Острота максимума, то есть его высота по отношению к его ширине, зависит от степени поляризации в пучке частиц, который в свою очередь зависит от процесса, вызывающего поляризацию.

В микродетекторе 9 Мотта при помощи плоской мишени, на которой происходит рассеяние, зависящее от направления поляризации частиц в плоскости мишени, и плоскость которой проходит перпендикулярно к базовому направлению пучка частиц, определяют те компоненты вектора спина, преобладающего в пучке Y частиц, которые ориентированы перпендикулярно к направлению движения пучка T частиц. Если, например, на фиг.1 направление, в котором пучок T частиц входит в устройство детектирования спина через входное отверстие 13, определено в системе координат, связанной со спином частиц в пучке, как направление Z, то перпендикулярными к нему направлениями являются направление X и направление Y. В показанном варианте выполнения направление пучка частиц отклоняется при помощи электростатического отклоняющего элемента 7 на 90°, без изменения ориентации спина в пучке. Поэтому в настоящем варианте выполнения направление движения пучка после прохождения через отклоняющий элемент 7 ориентировано навстречу направлению X, как это показано при помощи осей координат, обозначенных буквой A. При этом в микродетекторе 9 Мотта определяют компоненту Y и компоненту Z вектора спина, отображающего преобладающую ориентацию спина, пока вращатель 1 спина не поворачивает спин частиц пучка. Пока вращатель 1 спина не поворачивает спин, на преобладающее направление спина в пучке частиц и, таким образом, на ориентацию связанной с ним системы координат влияния не оказывается.

Наряду с имеющейся в настоящем варианте выполнения электростатической линзой 3 вращатель 1 спина имеет также переключаемую катушку 5, которая ориентирована по отношению к направлению движения пучка T частиц таким образом, что пучок частиц проходит через катушку в ее осевом направлении, то есть в настоящем варианте выполнения осевое направление катушки проходит в направлении Z системы координат, связанной с вектором спина пучка частиц. Для переключения катушки 5 устройство детектирования спина имеет коммутационный блок 15, который соединен с катушкой 5 вращателя спина. Если в настоящем варианте выполнения катушка 5 включена, протекание тока через катушку 5 генерирует внутри нее магнитное поле. Катушка 5 вместе с силовыми линиями плотности B магнитного потока показана на фиг.2. Кроме того, на фиг.2 показаны направление Z движения пучка T частиц, проходящего через катушку 5, и проходящая перпендикулярно к направлению Z движения компонента S вектора спина. В магнитном поле, силовые линии которого в настоящем варианте выполнения проходят внутри катушки 5 параллельно направлению Z движения пучка частиц, компонента S вектора спина претерпевает прецессию, то есть поворот вокруг направления Z движения пучка T частиц. Угол, на который поворачивается компонента S вектора спина, зависит от силы магнитного поля, а также от пути, пройденного через магнитное поле. Чем сильнее магнитное поле при заданном пути, тем быстрее поворачивается спин, и тем больше угол поворота после прохождения через магнитное поле.

В настоящем варианте выполнения магнитное поле внутри катушки 5 представляет собой однородное магнитное поле. Однако наличие однородного магнитного поля внутри катушки 5 не является условием функционирования вращателя спина. Вращение спина может производиться не только при помощи однородного, но и при помощи неоднородного магнитного поля. При применении неоднородного магнитного поля катушка может также выполнять оптические функции в отношении пучка частиц, например, в качестве магнитной линзы производить фокусирование или расфокусирование пучка частиц.

В настоящем варианте выполнения путь прохождения пучка T частиц через магнитное поле и сила магнитного поля согласованы друг с другом таким образом, что компонента S вектора спина после прохождения через магнитное поле поворачивается вокруг направления движения на 90°. В связанной с вектором спина системе координат это означает, что система координат поворачивается на 90° вокруг оси Z. Таким образом, если вектор спина в системе A координат имеет определенную ориентацию, то после прохождения через вращатель спина с включенным магнитным полем они имеет эту ориентацию в системе B координат. Другими словами, вектор спина все еще представляется теми же самыми значениями координат X, Y и Z, однако связанная с ним система координат повернута на 90° вокруг оси Z. Так как в настоящем варианте выполнения после прохождения через магнитное поле вращателя 1 спина осуществляется лишь электростатическое отклонение, то на ориентацию вектора спина влияния не оказывается, и направление движения пучка T частиц после прохождения через электростатический отклоняющий элемент 7 соответствует направлению Y системы координат, связанной с вектором спина. Поэтому в микродетекторе 9 Мотта измеряют компоненту X и компоненту Z вектора спина. Отсутствие влияния на ориентацию вектора спина упрощает, в частности, реализацию настоящего изобретения, однако не является необходимостью для его функционирования. Изобретение выполнимо также при магнитном отклонении, влияющем на ориентацию, или другом влиянии на пучок частиц после прохождения через вращатель 1 спина, если только при таком магнитном влиянии спин не поворачивается вокруг первоначального направления движения настолько, что сообщенный вращателем 1 спина поворот снова полностью компенсируется. Однако предпочтительно, если после прохождения через вращатель 1 спина на пучок частиц уже не оказывается магнитное влияние, которое могло бы повернуть спин вокруг первоначального направления движения (направление Z на фиг.1). В противоположность этому поворот спина вокруг «нового» направления движения пучка частиц после прохождения через отклоняющее устройство 7 (направление X при выключенной катушке, как это показано в системе A координат, и направление Y при включенной катушке, как это показано в системе B координат) является, как правило, некритичным, так как он оставляет компоненты вектора спина, лежащие в плоскости, перпендикулярной к направлению движения, в этой же плоскости. Однако, в частности, предпочтительно, если на пути к детектору 9 происходит лишь электростатическое влияние на пучок частиц, чтобы иметь возможность надежным образом исключить нежелательные влияния магнитных полей на ориентацию спина.

Таким образом, при помощи представленного варианта выполнения устройства детектирования спина могут быть определены все три компоненты преобладающего вектора спина в пучке T частиц, посредством того, что в соответствии с вариантом выполнения вначале измеряют компоненту Y и компоненту Z вектора спина при выключенной катушке 5 вращателя 1 спина. Затем при помощи коммутационного блока 15 включают магнитное поле катушки 5, так что при этом измеряют компоненту X и компоненту Z вектора спина.

В настоящем варианте выполнения катушка 5 окружена магнитным ярмом 17. Это уменьшает поля рассеяния, которые могли бы оказывать отрицательное влияние на оптические свойства вращателя спина в отношении частиц. Кроме того, это приводит к повышенной плотности магнитного поля внутри катушки, так что заданное значение плотности магнитного потока внутри катушки может быть достигнуто при меньшей силе тока, протекающего через катушку 5.

Пучком частиц может быть, в частности, пучок электронов. Однако при помощи описанного устройства детектирования спина могут быть определены все три компоненты преобладающего направления ориентации спина в пучках частиц, которые состоят из других электрически заряженных частиц, в частности, преобладающего направления ориентации спина в пучках ионов.

Ниже со ссылкой на фиг.3 описан конкретный вариант выполнения устройства детектирования спина.

Показанный на чертеже прибор измеряет спин электрона, например, на выходе полусферического фотоэлектронного спектрометра. Электрон входит в детектор через входное отверстие (entrance hole 13), имея поляризацию спина («Spin») с компонентами в направлениях X, Y, Z. Электростатическая линзовая система, включая отклоняющий на 90° элемент 7, проводит электрон в микродетектор 9 Мотта. Там измеряют две из трех компонент вектора спина.

Линзовый элемент 1, служащий в качестве линзы, поворачивающей спин, функционирует либо исключительно электростатически («without rotator»), либо может быть приложено дополнительное определенное магнитное поле («with rotator»). При помощи этого дополнительного магнитного поля спин электрона поворачивается вокруг оси Z на 90°.

Если магнитное поле во вращателе 1 спина выключено («without rotator»), то микродетектор Мотта может определять компоненты Y и Z спина.

Если магнитное поле во вращателе 1 спина включено («with rotator»), то микродетектор Мотта может определять компоненты X и Z спина.

Таким образом, посредством включения и включения вращателя спина можно последовательно определить все три компоненты спина электрона. Без вращателя 1 спина можно определить лишь компоненты Y и Z.

Все устройство детектирования спина расположено в вакуумной камере. Микродетектор Мотта имеет плоскую рассеивающую мишень и четыре канальных электронных умножителя. Вращатель 1 спина обеспечивает возможность быстрого переключения между компонентами вектора спина, которые измеряются при помощи микродетектора 9 Мотта. Устройство детектирования спина измеряет спин частиц, в частности, спин электронов, точно в одной точке в пространстве E(k). Таким образом, не происходит перемещения энергии при определении различных компонент спина.

С целью наглядности настоящее изобретение было описано при помощи конкретных вариантов выполнения. Однако специалисту понятно, что возможны отклонения от этих вариантов выполнения. Например, состояния включения катушки 5 в вариантах выполнения выбраны таким образом, что в одном состоянии включения она генерирует магнитное поле, которое производит поворот спина на 90°, а в другом состоянии включения она магнитное поле не генерирует. Однако альтернативно возможно также, например, выбрать состояния включения таким образом, что в одном состоянии включения генерируется магнитное поле, которое производит поворот спина на 45°, а в другом состоянии включения генерируется магнитное поле, которое производит поворот Спина на - 45°. Преимущество этого варианта выполнения состоит в том, что линзовое действие, на которое оказывает влияние только сила тока, протекающего через катушку, а не его знак, в обоих состояниях включения является одинаковым. В общей сложности при обоих состояниях включения происходит поворот спина на различные углы (то есть примерно на 0° в одном состоянии включения и на 90° в другом состоянии включения, или же на 45° в одном состоянии включения и на - 45° в другом состоянии включения). При этом необязательно необходимо, чтобы разность между обоими углами поворота составляла 90°. Однако разность углов в размере 90° дает преимущество, состоящее в том, что определение трех компонент является при этом наиболее простым. Равным образом не требуется, чтобы отклоняющий элемент 7 отклонял пучок частиц непременно на 90°, и меньшее отклонение также является достаточным. Однако угол в размере 90° здесь также дает преимущество, состоящее в том, что определение трех компонент является при этом наиболее простым.

Список обозначений

1	вращатель спина
3	электростатическая линза
5	переключаемая катушка
7	электростатический отклоняющий элемент
9	детектор
11	электростатические элементы
13	входное отверстие
15	коммутационный блок
17	магнитное ярмо
B	силовые линии плотности магнитного потока

1. Устройство детектирования спина для определения компонент вектора спина, преобладающего в пучке (T) частиц с преимущественной ориентацией спина частиц, при этом устройство детектирования спина включает в себя:
- вращатель (1) спина с переключаемой катушкой (5), которая имеет осевое направление и ориентирована таким образом, что пучок (T) частиц проходит через переключаемую катушку (5) вдоль ее осевого направления;
- отклоняющее устройство (7), подключенное после вращателя (1) спина и электростатически отклоняющее траекторию пучка (Т) частиц на угол отклонения;
- детектор (9) спина, подключенный после отклоняющего устройства (7) и обеспечивающий возможность определенияперпендикулярных к направлению движения пучка (T) частиц компонент вектора спина, преобладающего в пучке (T) частиц, и
- соединенный с переключаемой катушкой (5) коммутационный блок (15), который обеспечивает возможность переключения состояния возбуждения катушки (5).

2. Устройство детектирования спина по п.1, в котором вращатель (1) спина включает в себя электростатическую линзу (3), которая окружена переключаемой катушкой (5).

3. Устройство детектирования спина по п.1, в котором подключенным после вращателя (1) спина отклоняющим устройством (7) является отклоняющее устройство, производящее электростатическое отклонение.

4. Устройство детектирования спина по п.1, в котором подключенное после вращателя (1) спина отклоняющее устройство (7) электростатически отклоняет траекторию пучка (T) частиц на 90°.

5. Устройство детектирования спина по п.1, в котором при помощи коммутационного блока (15) реализована возможность установления силы тока и/или знака тока, протекающего через переключаемую катушку (5).

6. Устройство детектирования спина по п.1, в котором переключаемая катушка (5) вращателя (1) спина окружена магнитным ярмом (17).

7. Устройство детектирования спина по п.1, в котором детектором (9) является детектор, которым одновременно определяются две перпендикулярные друг к другу компоненты вектора

8. Устройство детектирования спина по п.6, в котором детектором (9) является детектор Мотта.

9. Способ определения всех компонент вектора спина, преобладающего в пучке (T) частиц, с применением устройства детектирования спина по одному из пп.1-8, при котором с помощью детектора (9) последовательно измеряют соответственно две компоненты преобладающего вектора спина,
при этом с помощью коммутационного блока (15) при одном измерении катушку (5) вращателя (1) спина переводят в первое состояние возбуждения, а при другом измерении - во второе состояние возбуждения.

10. Способ по п.9, при котором первое и второе состояния возбуждения катушки отличаются силой тока и/или знаком тока, протекающего через катушку.

11. Способ по п.10, при котором через катушку (5) в первом состоянии возбуждения протекает ток с определенной силой, а во втором состоянии возбуждения через нее протекает ток с такой же силой, как и в первом состоянии возбуждения, но с противоположным по сравнению с первым состоянием возбуждения знаком.

12. Способ по п.10, при котором через катушку (5) в первом состоянии возбуждения протекает ток с определенной силой, большей нуля, а во втором состоянии возбуждения ток через нее не протекает.

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и может быть использовано при исследовании магнитных свойств веществ и материалов в следующих областях: физика магнитных явлений, геофизика.

Способ измерения магнитооптических эффектов in situ // 2560148

Изобретение относится к области магнитных и магнитооптических измерений. Способ заключается в том, что исследуемый образец освещают линейно поляризованным световым пучком и измеряют изменение поляризации при отражении, используя разделение отраженного луча на p- и s-компоненты с разложением по амплитуде и фазе, получая на выходе четыре световых пучка.

Способ определения магнитной массы железнодорожных вагонов и система для его осуществления // 2556831

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способу и системе для определения магнитной массы железнодорожных вагонов. Способ заключается в том, что для определения магнитной массы железнодорожных вагонов сначала производят калибровку с учетом окружающей температуры, а также насыпной плотности груза в вагонах.

Способ измерения параметров наноразмерных магнитных пленок // 2544276

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ измерения магнитных свойств и толщины наноразмерных магнитных пленок и может быть использовано в магнитной наноэлектронике для характеризации гетерогенных магнитных элементов в устройствах памяти, в сенсорных устройствах и т.п.

Способ определения намагниченности насыщения магнитной жидкости // 2541731

Использование: для определения намагниченности насыщения магнитной жидкости. Сущность изобретения заключается в том, что помещают жидкость во внешнее магнитное поле, индукцию которого можно менять, измеряют напряженность H и индукцию B магнитного поля внутри жидкости и определяют намагниченность жидкости M=(B/µo)-H, при этом определяют намагниченность M=M1 при B=B1 на начальном участке кривой намагничивания, где выполняется закон Кюри, определяют намагниченность M=M2 при большей индукции B=B2 на участке кривой намагничивания, где закон Кюри не выполняется, из равенства (M2B1/M1B2)=3La(ξ2)/ξ2 находят функцию Ланжевена La(ξ2), затем определяют Mнас=M2/La(ξ2).

Приставной электромагнит к коэрцитиметру // 2535632

Изобретение относится к области измерений магнитных величин, затрагивает средства измерений механических свойств ферромагнитных материалов, имеющих корреляционную связь с их магнитными характеристиками, например коэрцитивной силой, и может быть использовано при неразрушающем контроле качества термической обработки ферромагнитных изделий.

Устройство для исследования магнитных свойств магнетиков // 2507527

Устройство для исследования магнитных свойств магнетиков, основанное на принципе регистрации нелинейных эффектов в параллельных гармоническом и постоянном магнитных полях, относится к области научного приборостроения, к технике исследования магнетиков на основе спин-эффектов.

Способ исследования динамики намагничивания ферромагнетика, быстро вводимого в насыщающее сверхсильное магнитное поле // 2488839

Изобретение относится к физике магнетизма ферромагнетиков, предварительно намагниченных в магнитном поле до состояния, соответствующего максимальной магнитной восприимчивости ферромагнетика, а затем квазискачкообразно вводимого в сверхсильное насыщающее магнитное поле за промежуток времени, существенно меньший (например, на порядок) постоянной релаксации магнитной вязкости ферромагнетика.

Способ определения массы ферромагнитного материала и устройство для его осуществления // 2477466

Прибор для измерения магнитной вязкости ферромагнетика // 2462730

Изобретение относится к физике магнетизма и может быть использовано для изучения магнитных свойств ферромагнетиков - их магнитной вязкости и зависимости магнитной восприимчивости от напряженности внешнего магнитного поля.

Способ измерения вебер-амперной характеристики электротехнического изделия и устройство для его реализации // 2579868

Изобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для измерения вебер-амперной характеристики электротехнического изделия. Техническим результатом заявляемого способа является повышение точности измерения за счет учета температурной погрешности. Технический результат достигается способом измерения вебер-амперной характеристики электротехнического изделия, заключающимся в том, что обмотку электротехнического изделия подключают к источнику синусоидального напряжения, измеряют значения напряжения на обмотке и тока в ней, и вычисляют координаты вебер-амперной характеристики, также измеряют нечетные гармоники тока и вычисляют вебер-амперную характеристику по формуле в виде степенного полинома нечетной степени: где - амплитуда (2m+1)-й гармоники тока, ω - угловая частота, ψ - значение магнитного потокосцепления через электротехническое изделие, k(2m+1) - коэффициенты аппроксимирующего ВАХ выражения. Устройство для реализации способа измерения вебер-амперной характеристики электротехнического изделия содержит усилитель мощности, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя. Выход усилителя мощности подключен к соединенным последовательно обмотке электротехнического изделия и шунту тока. С выхода усилителя мощности напряжение поступает на вход первого измерительного усилителя, а с выхода шунта тока на вход второго измерительного усилителя. Выход первого измерительного усилителя соединен с первым входом коммутатора. Выход коммутатора подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входу персонального компьютера. Выход персонального компьютера соединен с входом цифроаналогового преобразователя. Кроме того, имеется многоканальный избирательный фильтр гармоник тока, подключенный входом к выходу второго измерительного усилителя, а выходом ко второму входу коммутатора. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство для измерения магнитных характеристик образцов из листовой электротехнической стали произвольной формы // 2580173

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой устройство для измерения магнитных характеристик образцов из листовой электротехнической стали произвольной формы. Устройство содержит дифференциальный преобразователь магнитной индукции, представляющий собой Ж-образный сердечник, два сенсора напряженности магнитного поля, блок питания, блок микроконтроллера, усилитель переменного напряжения. На центральные полюса сердечника нанесены две одинаковые намагничивающие катушки, соединенные последовательно и встречно и подключенные к выходу усилителя. В каждом из центральных полюсов сердечника выполнены по два пропила, внутрь которых нанесены первая и вторая одинаковые измерительные катушки. Сенсоры размещены на одной оси, совпадающей с центром по толщине сердечника, на одинаковом расстоянии до ближайшего к испытуемому образцу края сердечника. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства-прототипа путем обеспечения возможности измерения петли гистерезиса и основной кривой намагничивания образцов из листовой электротехнической стали произвольной формы. 2 ил.

Способ определения относительной магнитной проницаемости ферромагнитных деталей // 2592727

Использование: для неразрушающего определения относительной магнитной проницаемости деталей, выполненных из ферромагнитного материала. Сущность изобретения заключается в том, что при индуцировании магнитного поля индуктором 2 измеряют его магнитодвижущую силу с помощью датчика 6 и амплитуды магнитной индукции на противоположных концах магнитных полюсов индуктора Винд и в промежутке между ними Впов и определяют значение относительной магнитной проницаемости ферромагнитной детали с помощью соотношения: технический результат: повышение точности и быстродействия определения относительной магнитной проницаемости. 2 ил.

Система определения насыпной плотности грузов в полувагонах в составах железнодорожного транспорта // 2604115

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения уровня, мгновенной и интегральной насыпной плотности груза в полувагонах железнодорожного транспорта, обнаружения негабаритного груза, выявления отклонений от сортности, а также для построения распределения уровня (насыпной плотности) по длине полувагона. Устройство включает датчик скорости, датчик уровня загрузки и блок обработки и управления. Дополнительно включены средства определения массы груза, датчики уровня загрузки, число которых составляет от двух до шести, которые установлены на высоте 5.0 м от уровня головки рельса ж/д пути, справа и слева от оси пути в диапазоне от 0,2 м до 0,75 м. Технический результат заключается в повышении точности определения уровня, мгновенной и интегральной насыпной плотности груза в полувагонах. 3 ил.

Прибор контроля фазового состава стали // 2606519

Изобретение относится к неразрушающему контролю металлов и сплавов, а именно к методам контроля фазового состава, и может быть использовано в металлургии, металлообработке, машиностроении, авиастроении для контроля качества продукции и стабильности технологических процессов. Прибор контроля фазового состава стали включает в себя датчик (Д), который состоит из корпуса, выполненного из немагнитного материала, и вторичный прибор (ВП) со средством алфавитно-цифровой индикации для отображения выходной информации. При этом в корпусе размещены соединенные между собой измерительный трансформатор (1), состоящий из первичной обмотки возбуждения (ОВ) и вторичной обмотки измерительной (ОИ), генератор синусоидальных колебаний (2), датчик-преобразователь тока (3), цифроаналоговый преобразователь (5), аналого-цифровой преобразователь (4). Вторичный прибор дополнительно содержит микропроцессорный модуль (7), связанный с измерительным трансформатором (1) через приемопередатчик (10) вторичного прибора, связанного с приемопередатчиком (6) датчика посредством радиосигнала, и управляющий амплитудой выходного напряжения генератора синусоидальных колебаний. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности и достоверности автоматического измерения содержания ферритной фазы в образце или пробе. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Оптический магнитометр // 2607840

Изобретение относится к области измерения магнитных полей и касается оптического магнитометра. Магнитометр включает генератор низкой частоты, конденсатор, по меньшей мере одну катушку электромагнита, активный материал виде кристалла карбида кремния, содержащий по меньшей мере один спиновый центр на основе вакансия кремния с основным квадрупольным состоянием, помещенный внутрь катушки, источник постоянного тока, синхронный детектор, блок управления, оптическую систему из полупрозрачного зеркала, зеркала, светофильтра, линзы и объектива, лазер, излучающий в ближней инфракрасной области, и фотоприемник. Технический результат заключается в упрощении устройства и обеспечении возможности работы в полосе прозрачности биологических объектов. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для исследования эффекта намагничивания растворов при их вращении // 2614852

Изобретение относится к электрохимии и физике магнетизма, в частности к электролитической диссоциации некоторых растворов, ионы которых существенно отличаются по их атомной массе. Заявлено устройство для исследования эффекта намагничивания растворов при их вращении, состоящее из последовательно связанных регулируемого источника постоянного тока, двигателя постоянного тока, датчика угловой скорости оси вращения двигателя постоянного тока, цилиндрического сосуда с осью его вращения из немагнитного материала, заполненного испытываемым раствором, измерителя напряженности магнитного поля, возникающего в испытываемом растворе, и устройства управления и обработки информации, второй вход которого связан с выходом датчика угловой скорости вращения оси двигателя, а управляющий выход соединен с регулируемым источником постоянного тока. Заявляемое техническое решение позволяет исследовать различные виды растворов на предмет возникновения их намагничивания и электрической поляризации при вращении, что дает дополнительную информацию о физико-химической структуре растворов и о природе электролитической диссоциации. 1 ил.

Микромагнитометрическая система обнаружения и способ обнаружения магнитных сигнатур магнитных материалов // 2621486

Изобретение относится к первой микромагнитометрической системе для обнаружения присутствия сверхмалых количеств магнитных частиц вплоть до одиночной магнитной частицы или одиночного магнитного объекта нано- или микромасштаба. Микромагнитометрическая система для обнаружения присутствия сверхмалых количеств магнитных частиц содержит первый магнитный гибридный AMR/PHR многокольцевой датчик, использующий электрическую конфигурацию моста Уитстона, первый источник тока, первое устройство измерения напряжения, набор из по меньшей мере одной магнитной частицы, осажденной на первый магнитный датчик, и блок обработки для обнаружения из набора различных измеренных дифференциальных напряжений отклонения магнитного потока, характеризующего присутствие по меньшей мере одной осажденной магнитной частицы. Технический результат – повышение чувствительности обнаружения магнитных частиц. 9 н. и 14 з.п. ф-лы, 14 ил.

Удаление фона при получении изображений с использованием магнитных частиц // 2622481

Изобретение относится к устройству и способу обнаружения магнитных частиц в поле зрения, которые позволяют удаление фоновых сигналов. Устройство содержит: средство выбора, содержащее блок (110) генератора сигналов поля выбора и элементы (116) поля выбора для создания магнитного поля (50) выбора, имеющего такую пространственную структуру его напряженности магнитного поля, что в поле (28) зрения формируются первая подзона (52), имеющая низкую напряженность магнитного поля, где намагничивание магнитных частиц не доходит до насыщения, и вторая подзона (54), имеющая более высокую напряженность магнитного поля, где намагниченность магнитных частиц доходит до насыщения, средство (120) возбуждения, содержащее блок (122) генератора сигнала возбуждающего поля и катушки (124; 125, 126, 127) возбуждающего поля для изменения положения в пространстве двух подзон (52, 54) в поле (28) зрения посредством возбуждающего магнитного поля, чтобы намагничивание магнитного материала изменялось локально, приемное средство, содержащее блок (140) приема сигнала и приемную катушку (148) для получения сигналов обнаружения, причем сигналы обнаружения зависят от намагничивания в поле (28) зрения и на намагничивание влияют изменения положения первой и второй подзон (52, 54) в пространстве, и средство (152) реконструкции для реконструкции изображения поля (28) зрения из сигналов обнаружения, причем спектр упомянутых сигналов обнаружения включает в себя множество частотных составляющих, при этом одна или более из упомянутых частотных составляющих выбираются и/или взвешиваются путем использования коэффициента качества конкретного сигнала частотной составляющей, полученного из результатов измерений фоновых сигналов, причем для реконструкции изображения используются только выбранные и/или взвешенные частотные составляющие. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 18 ил.

Устройство для определения магнитных свойств и способ определения магнитных свойств // 2623813

Изобретения относятся к определению магнитного свойства каждого магнитного материала, входящего в состав листа бумаги, перемещаемого по транспортному пути, и определению этих магнитных материалов. Сущность: устройство содержит модуль магнитного детектора, который создает на транспортном пути магнитное поле смещения. Направление этого магнитного поля наклонено под заданным углом к транспортной поверхности для листа бумаги. Модуль детектирует магнитный заряд магнитных материалов посредством обнаружения вариаций магнитного поля смещения. Устройство содержит также модуль намагничивания, который расположен выше по потоку относительно модуля магнитного детектора в указанном направлении перемещения и намагничивает магнитные материалы посредством создания на транспортном пути магнитного поля намагничивания, ориентированного в направлении, отличном от направления магнитного поля смещения. В положении, где модуль магнитного детектора детектирует намагниченность, магнитные материалы находятся в состоянии, в котором магнитные материалы намагничены во взаимно различных направлениях в соответствии с их коэрцитивной силой. Технический результат: создание малогабаритного устройства, способного определять несколько типов разных материалов. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 17 ил.