Способ измерения величины неоднородности магнитного поля

 

Союз Советскик

Соцмелисткческик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

739442

1

g (6l ) Дополнительное к авт, свил-ву— (22) З явлено 14,02.77 (2! ) 2451736/18-21 с присоединением заявки,%(51) М. Кд.

G 01 К 33/00

Государственный комитет

СССР (23) ПриоритетОпубликовано 05 06.80. Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 06,06,80 по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. .3 17.421 (088,8) (72) Авторы изобретения

В. И. Гостишев, А. А. Дрозд и С, Е. Дем

2 ф.с?.(g <г)

-"й!, 1»

1 ч,;,, е f!» "д

1 (7I ) Заявитель

Институт фижки твердого тела и полупроводник

АН Белорусской CCP (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ НЕОДНОРОДНОСТИ

МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к магнитным измерениям, может быть использовано, в частности, для исследования чистых металлов, Известны методы измерении полей, такие, как баллистический, электродина5 мический, основанные на эффекте Холла, Созданные на их основе магнитомеры по воляют производить измерения с точностью 1-2%, Такая погрешность не поэ10 вопиет определить действительную величину неоднородности магнитного поля в качественно выполненных магнитных системах.

Наиболее близок к предлагаемому нре15 иижонный способ измерения характеристик магнитного поля, основанный на явлении ядерного магнитного резонанса.

Однако при измерениях по данному способу верхний предел напряженности поля ограничивается 25 кэ, тогда как поля, получаемые в области гелиевых температур, лежат значительно выше этого предела. Измерения ядерными магяитометрамй связаны с применением съемных датчиков, каждый из которых работает в небольшом определенном интервале напряженности поля.

Цель изобретения — повышение точности определении величины неоднородности магнитного поля при гелиевых температурах.

Указанная пель достигается тем, что при измерении величины неоднородности магнитного поля, заключаюшемся в измерении падения напряжения на образце в скрешенных электрическом и магнитном полях, пропускают тсж по образпу иэ ме1 талла высокой чистоты с потенциальными электродами, помещенному в среднюю часть поперечного магнитного полн, определяют напряжение в направлении приложенного электрического поля на центральной и крайней, паре электродов и по их отношению определяют величину неоднородности магнитного поля.

Сушность изобретения заключается в использовании явления искривления ли9442

50

3 73 ний тока в металле высокой чиср мещенном в неоднородное магнитное попе, На фиг. 1 показана векторная диаграмма токов электрических полей в идеальном: однородном магнитном поле. С повышением чистоты металла и напряженности Н основную роль в переносе заряда принимает на себя дреГфовая составляющая плотности тока jy роль столкновир> тельной 1, сводится к обеспечению равенства нулю поперечного тока, В неоднородном магнитном поле в плоскости пластины перпендикулярно Н / линии тока, искривляются. Это приводит к тому, что в каждой точке плоскости пластины плотность тока J будет различна, Только в средней части магнитного поля, т.е. на границе возрастающего и спадающего полей, j должна быть постоянна по величине. При этом направление вектора J у боковых граней пластины совпадает с направлением Е, так как носители не могут покинуть пределы образца. Предлагаемый способ измерения неоднородности магнитного поля основывается на высокой чувствительности направления тока в металлах высокой чистоты к величине неоднородности.

При повышении чистоты металла, т,е. увеличении длины свободного пробега носителей и напряженности поля H чувствительность к неоднородности резко возрастает (примерно как тангенс углов, близких к 90 ) .. Способ реализуется следующим образом. На эталонном обр»азцe йрйвй йвают по его ширине несколько пар потенциальных точечных "электродов в мпфавлении приложенного электрического поля. На фиг, 2 показан эталонный образец в собранном виде. В качестве эталонного образца берут пластину металла высокой чистоты, которую помешают в попереч-

Ф ное магнитное поле так, чтобы потенциальные электроды находились в средней части магнитного поля. При пропускании тока по образцу на контактах 1-10 определяется истинный сигнал, вызванный омическим и магнитным сопротивлениями металла. На остальных контактах определяется сигнал от двух составляющих падения напряжения, вызванного сопротивлением току и Холловской ЭйС, При этом напряжение на центральной паре контактов 5-6 заведомо больше в силу большего искривления токовой линии в этоЯ области. угол наклона вектора

-) к Е на контактах 5-6 по отношению к коллинеарным j u E в области контактов 1-2 (9-10) определяет неоднородность магнитного поля. Неоднородность можно определить и по отношению напряжений, измеренных на контактах 5-6 и

1-2 (9,-10), причем величина этого отношения не зависит от силы тока. Отно» сительная величина сигналов на центральном и крайнем электродах значительна

ip что не требует применения высокочувствительной аппаратуры. Только в поле с идеальной однородностью падение напряжения на всех потенциальных парах бу дет одинаково даже в сильных эффектив15 ных полях, Пример осуществления способа. В качестве эталонного образца выбирают мелкозернистый поликристаллический алюмиО о ний высокой чистоты с R 273 K+M 4,2 К

gp порядка 20000, изготовленный в виде пластины шириной В, =1 см. При температуре жидкого гелия образец помешают в поле сверхпроводящего магнита напряженностью до 47 кэ и неоднородностью

25 0,7 4 на см, Пропускаемый по Образцу ток равен 15 а, и разность потенциалов определена компенсационным методом с коммутацией направления тока.

На фиг. 3 изображена векторная диагор рамма распределения плотности тока по образцу в магнитном поле 47 кэ. Плотность тока по всей ширине образца одинакова и у боковых граней совпадает по ! направлению с приложенным электричесЗ5 ким полем. Распределение напряжения о, снятое в направлении E по ширине образца, приведено на фиг, 4. Сигнал, определенный на контактах 5-6, в 12 раз превышает значение U на контактах 1-2

4р (9-10) при неоднордности поля 0,7 .4 . на см, Контрольные измерения были проведены на алюминии той же чистоты в поле соленоида напряженностью до 60 кэ и неоднородностью 0,2% на см, полученное отношение напряжений равно 7, т.,е.. однородность поля в этом случае значительно выше.

Заявленный способ обеспечивает высокую точность измерений в больших эффективных магнитных полях; дает возможность определять степень неоднородности поля в высокооднородных магнитных системах при простоте измерений.

Формула изобретения

Способ измерения величины неоднородности магнитного поля, заключамцийся р измерении падения напряжения на оба"ьц

1;:

5 739442 6 разде в скрещенных электрическом и маг тродами, пометенному в среднюю ч асть нитном полях, отличающийся — -.поперечного магнитного поля,определяют тем, что, с делью повышения точности напряхение в направлении щ иложенного определения величины неоднородности маг- электрического поля на пентральной и нитного поля при гелиевых температурах, > крайних парах электродов и по их отнопропускают ток по образпу из металла, шению определяют величину неоднородвысокой чистоты с потенпиальными влек- ности магнитного поля, 739442 д egg Фу дяде (О % см фут +

Составитель М. Клыков

Редактор Б. федотов Техред М. Кузьма Корректор С. Щомак

Заказ 2916/39 Тираж 1019 Под синое

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Nocmsa, Ж-35, Раушская наб„а. 4/5 филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. проектная, 4