Магнитометр

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”.М. Кл. 6 02r 33/04

G 01п 27/72

Заявлено 01.1V.2972 (№ 2642529/18-10) с присоединением заявки №вЂ”

Комитет ло делам иаобретеиий и открытий ори Совете Мииистров

СССР

Приоритет—

Опубликовано 07.XII.1972. Бюллетень ¹ 1 за 1973

Дата опубликования описания 13.II.1973

УДК 621.317.444(088.8) ВСЕСОЮЗНАЯ

Автор изобретения

В. И. Соколов

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Заявитель

МАГНИТОМЕТР

Изобретение относится к области магнитных измерений, в частности к приборам для исследования магнитных характеристик образцов малого размера в сильных магнитных полях.

Известны магннтометры, содержащие вибрпруюьцнй от электродинампка образец весом в несколько миллиграмм, компенсируюгцую катушку, генератор, усилитель, детектор и записывающий прибор. Однако применение обычных элсктромагнитов ограничивает интервал памагничпвающих полей (Π— 25000э); наличие электронны.; цепей сравнения измеряемого момента с эталонным образцом усложняет регистрирующую часть прибора и снижает точность измерений. Эти магнитомспры имеют ограниченный (100 К) температурный интервал измерений. Напряжение сравнения (нли компенсации) магнитного

; омента образца в них устанавливается вруч. ую, что я вляется существенным источником ошибок измерений и представляет довольно трудоемкую работу.

Цель изобретения — повышение точности и обеопече|пие измерений в сильных магнитш гх полях и широком интервале температур.

Эта цель достигается тем, что предлагаемый магнитометр снабжен сверхпроводящим соленоидом с системой развертки магнитного поля, которая включает интегратор, вырабатьшающнн напри>кение, управляющее через стабилизированный выпрямитель скоростью изменения магнитного поля соленоида; компенсационной катушкой, охватывающей образец, которая позволяет автоматизировать процесс измерений путем подачи на усилитель сигнала, пропорционального разности маппппого момента образца и сго токовой оболо tкп; следящей системой, а вход которой п вдается сигнал с детектора и которая управляет выходным током стабилизатора напряжения, запитывающего компенсационную катушку; системой регулировки и поддержания заданной температуры, которая включает нагреватель, памотапный на специальный держатель образца нз монокристаллического кварца. |высоковакуумпую рубашку, гпутрп которой, пе касаясь ее стенок, помещается вибрирующий подвес с образцом, и крпостаi a с жидким гелием.

>о

Этп отличия позволяют псследовагь магнитные свойства материалов в статических магнитных полях до 63000 э. Реализуемый в предлагаемом магнитометре интервал температур от 1,5 до 300 К решает проблему получения информации о величине абсочютного магнитного момента (вблизи 0 К) и одновременно дает возможность исследовать основные магнитные характеристики образцств прп

З0 температурах, близких к комнатной, где в на361452 стоящее время наиболее интенсивно применяются магнитные материалы. При этом измерения на магнитометре проводятся на мален,— ких образцах (как моно-, так и поликристаллических) диаметром до 3 лм, что имеет исключительно важное значение при исследовании редкоземельных соединений, монокристаллы которых обычно имеют размеры не более

2 — 3 мм.

На чертеже изображена функциональная схема автокомпенсационного магнитометра со сверхпроводящим соленоидом (пунктиром огмечена часть установки, работающая при температуре жидкого гелия).

Вибрация ооразца 1 с частотой 68 ги и амплитудой около 0,5 л м создается электродинамиком 2, к звуковой катушке которого крепится кварцевый подвес 8. Нижняя часть rkW,веса 4 является держателем образца — это монокристалл кварца с компенсирующей катушкой 5. В эбонитовый каркас последней ввинчивается пестик о с приклеенным образцом до упора в торец кварца.

Сигнал, пропорциональный разности магнитных моментов образца и компенсирующей катушки, улавливается двумя включенными навстречу приемными катушками 7, которые жестко закреплены в канале сверхпроводящего соленоида 8. Возникающая в приемных катушках э. д. с. частотой 68 ги усиливается узкополосным усилителем и поступает на син«ронный детектор. Затем постоянная составляющая подается на вход следящей системы.

Следящая система управляет выходным напряжением стабилизатора напряжения постоянного тока, от которого запитывается компенсирующая катушка. С шунта, включенного последовательно с компенсирующей катушкой, напряжение снимается на координату Y двухкоординатного самописца. Координата Х самописца управляется напряжением, пропорциональным току сверхпроводящего соленоида.

Таким образом, осущеспвляется запись тока компенсации, пропорционального магнитному моменту измеряемого ооразца, в фушсции внешнего магнитного поля, Значение магнитного момента образца рассчитывается из тока компенсации, предварительно прокалиброванного по эталонному объекту.

Питание соленоида осуществляется полупроводниковым стабилизированным выпрямителем, выходнои ток которого управляется интегратором развертки (блок управления током соленоида). Интегратор позволяет получить а втоматический рост и спад тока соленоида в заданных пределах с различной скоростью: от 10 кэ/сек до 5 кэ/час. Скорости нарастания поля до 1 кэ/сек удобно использовать при измерении ферромагнитных образцов с

1О

<: крутой» кривой намагничивания (типа никеля), поскольку амплитудно-частотная характеристика фиксирующей части магнитометра ограничена механикой следящей системы, Вся вибрационная система герметизиров»на разъемным металлическим кожухом 9 и может перемещаться в вертикальном направлении подъемным механизмом на длину 650 л я (в крайнем нижнем положении образец попадает в середину между приемными катушками). Для получения промежуточных температур в интервале 4,2 — 300 К на кварцевый дерmareль образца бифилярно намотан нагреватель, а в систему напускается теплообменный гелий. Подвес с образцом центрируется в трубке 9 двумя тефлоновыми шайбами и поэтому не касается ее холодных стенок, рабочий спай которой введен под каркасик компенсирующей катушки, приклеен к монокристаллическому кварцу и таким образом находится в непосредственной близости от ооразца.

Температуры ниже 4,2 К достигаются, как обычно, путем откачки паров гелия, находящегося в криостате, и измеряются по давлению паров над уровнем гелия.

Предмет изобретения

1. Магнитометр, содержащий вибрирующий от электродинамика исследуемый образец. генератор, усилитель, детектор, систему температурного регулирования и регистрирующий прибор, отличаюи)èékñÿ тем, что, с целью повышения точности и обеспечения измерений в сильных магнитных полях, он снабжен сверхпроводящим соленоидом с ситемой развертки магнитного поля, состоящей из интегратора, подключенного ко входу стабилизированного выпрямителя, соединенного с сверхпроводящим соленоидом, компенсирующей катушкой, охватьгвающей образец, и следящей системой, вход которой через синхронный детектор и усилитель связан с двумя приемными катушками, включенными навстречу, друг другу, а выход через стабилизатор напряжения — с ком пенсирующей катушкой.

2. Магнитометр по п. 1, отлнчаюи1ийся тем, что, с целью обеспечения измерений в широком интервале температур, система температурного регулирования выполнена в виде нагревателя и термопа ры, размещенных вместе с исследуемым образцом на держателе из монокристаллического кварца и находится внутри вакуумной рубашки, входящей коаксиальIlo в систему двух приемных катушек, жестко закрепленных;в канале сверхпроводящего соленоида.

361452

Составитель Л. Устинова

Редактор T. Ларина Техред Т. Миронова KoppcK I opt Н. Прокуратоыа

T. Гревцова

Заказ 737/6 Изд, Ие 2 Тираж 404 Подписное

ЕИИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прн Совете Министров СССР

Москва, 7Ê-35, Раушская иаб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред, «Патент»