Проточный зонд для измерения магнитной индукции

 

(12) Авторы изобретения

N.È. Казанцев и С. В. Рыпалев (Vl) Заявитель (54) ПРОТОЧНЬП1 ЗОНД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ИАГНИТНОЙ ИНДУКЦИ1

Изобретение относится к магнит,ным измерениям, более .конкретно к измерению постоянных однородных и неоднородных магнитных полей нутационным методом ядерного магнитного резонанса в проточной жидкости и может быть использовано для измерения магнитных полей в сверхпроводящих соленоидах как при комнатной температуре, так и непосредственно в среде жидкого гелия в диапазоне индукций 1-10 Тл.

Известен проточный зонд, содержащий поляризатор в виде полого цилиндра, подсоединенный к выходной соединительной трубке с расположен-. ным на ней двумя катушками мутации, соединенными с радиочастотным кабе. лем (1).

Однако это устройство не позволяет производить измерения в сверхпроводящих соленоидах с внутренним диаметром меньше 40 мм, а также проиэЮ водить измерения распределения магнитного поля по радиусу соленоида.

Известен проточный зонд для измерения магнитной индукции, содержа5 щий поляризатор в виде винтового стержня в полом цилиндре, катушку нутации, намотанную на изогнутую стеклянную трубку, служащую для протекания жидкости от поляризатора, а

1О также соединительные трубки для пода» чи жидкости в поляризатор и ее отво да от катушки нутации. В этом уст-.. ройстве поляризатор, катушка нутацин, соединительные трубки и высокочастотный кабель, отходящий от катушки, помещены в полый цилиндрический кор» пус зонда (2)»

Недостатком известного устройства является то, что конструкция зонда не позволяет производить измерения при криогенных температурах. Для измерения в сверхпроводящих соленоидах криостат с соленоидом должен быть снабжен обратным криостатом, обес2$

3 93584 печивающим в некоторой части рабочего объема комнатную температуру, Вольшой диаметр поляризатора и, следовательно, зонда в целом, необходимость использования обратного криостата не позволяют призводить измерения в сверхпроводящих соленоидах с внутренними диаметром, меньшим

40 мм, а также производить измерения распределения магнитного поля 10 по радиусу соленоида. Кроме того, поляризатор с винтовым стержнем имеет сложную и нетехнологичную конструкцию. Относительно большая толщина стенок стеклянной трубки, на ко- 1$ торую намотана катушка нутации, обуславливает малый коэффициент заполнения катушки резонирующими ядрами, содержащимися в проточной жидкости, что не позволяет эффективно исполь- © зовать мощность высокочастотного генератора, воздействующего на эти ядра, Конструкция зонда не позволяет использовать для поляризации ядер часть рабочего объема соле-. ноида, расположенную ниже катушки нутации, т. е. не полностью используется воэможность поляризации ядер измеряемым полем.

Цель изобретения — повышение точности измерения магнитной индукции в сверхпроводящих соленоидах с малым внутренним диаметром при криогенных температурах.

Для достижения этой цели в уст3$ ройстве, содержащем корпус зонда, в котором расположен поляризатор, входной и выходной канали:,катушки нутации и подключенный к ней высокочастотный кабель, катушка нутации выполнена в виде соединенных последовательно двух секций седлообразной формы с каналом между ними, являющим ся частью выходного канала, размещенных в разрыве прямолинейного вы4$ ходкого канала, а корпус зонда снабжен радиационным экраном, помещеныам в герметизированьиий кожух, причем пространство между кожухом и корпусом вакуумировано.

Ф

На чертеже приведена конструкция

$0 устройства.

Устройство состоит as корпуса

1 зонда, к которому припаяна донышко 2 и верхний фланец 3. Во фланец впаяны входной патрубок 4 для нагие- $$ тания жидкости в зонд и отводящая трубка 5 для подачи жидкости, несущей информацию об измеряемом магнитl 4 ном поле, в тесламетр. Часть объема корпуса 1, заполненная жидкостью, образует поляризатор 6. Трубка 5 име ет в нижнем;торце косой срез 7 % припаяна к донышку 2 так, чтобы оси корпуса ll и трубки 5 совпали В разрыв трубки 5 на некотором расстоянии от ее нижнего торца включена катушка 8 нутации, состоящая нз двух соединенных посцедовательно катушек седлообразной формы, заформованная эпоксидкам клеем 9 так, что между катушками 8 образуется канал 10, составлянщий одно целое с „внутренней полостью трубки 5. Начало и конец двухсекционной катушки 8 через свитые между собой провода 11 соединены выше поляризатора высокочастотнам кабелем 12, выведенным через фланец 3 и предназначенкам для подачи энергии на катушки .8, от генератора высокой частоты (не показан). .Места соединения проводов 1! с кабелем !2 и выхода последнего через фланец 3 герметизируются эпоксидным клеем. На корпус 1 наматывается в несколько слоев синтетическая алюминиэированная пленка 13, образующая радиационный экран. Вся конструкция защищена кожухом 14, припаянным к фланцу 3. Патрубок 15 с— вентятем !6 служит для подсоединения устройства к вакуумному насосу и откачки полости 17 до давления

l0 мм рт.ст. Активированнай уголь

l8, помещений в гильзу 19 в нвк нем торце кржуха 14, служит криосорбционным насосом и обеспечивает в

- 3 папости 17 вакуум 10 мм рт.ст, при погружении устройства в жидкий гелий.

Устройство работает следукщнм образом.

Жидкость через .входной патрубок

4 поступает в корпус 1 зонда и заполняет его на некоторую высоту, определяемую давлением на входе в патрубок, высотой зонда и т.д. Поляризованная в измеряемом магнйтном ноле жидкость через косой срез 7 в ювкнем торце трубки 5 поступает в канал 10, г!1е подвергается действию осциллирующего высокочастотного поля, созданного катушками 8 в направлении, перпендикулярном измеряемому полю. При соблюдении резонансных условий, обычных для метода ядерного магнитного резонанса ЯМР, происходит деполяризация ядер, что формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 571775, кл, G 01 В 33/08, 1976

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 457946, кл. G Ol В 33/08, 1973 (прототип) .

5 9 3584 наблюдается на экране осциллографа.

Экрановакуумная изоляция устройства обеспечивает независимость его работы от температурнах условий в измеряемом поле, S

Существенное уменьшение диаметра зонда и обеспечение его работы при

I криогенмюх температурах, необходимые ддя повышения точности измерения магнитной индукции в сверхирово 10 дящих.соленоидах с малым внутренним диаметром, в устройстве достигнуто путем исключения поляризатора как отдельного конструктивного элемента, изготовленного в виде винтового . !3 стержня, и совмещения поляризатора с корпусом зонда, применения седлообразнлх катушек нутации, размещеншях в разрыве прямолинейного выходного канала, использования для поляршэа- 2ф ции жидкости пространства.не только выше (как в известном зонде.(2)), но и няке катушки нутации, теплоизоляции корпуса зонда от окружающей среды при помощи вакуумированного 3В кожуха и радиационного экрана.

Устройство позвапяет существенно расширить область применения наиболее точного в настоящее время метода измерения магнитных полей-метода jy

ЯИР. ОЬо позволяет производить измерения в сверхпроводящих соленоидах малых диаметров непосредственно в среде жидкого гелия, а также изме / рять распределения магнитного поля

1 4 по радиусу соленоида т.е. выполнять операции, ранее доступные только хопловским тесламетрам, имеаицнм погрешности íà 1-3 порядка выше погрешности ЯИР-тесламетров.

Проточнай зонд для измерения магнитной индукции, содержащий корпус, в котором расположены поляризатор, входной н вы одной каналы, катушка нутации и подЬиюченный к ней высоко" частотой кабель, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, катушка нутации выполнена в виде соединенюнс. последовательно двух секций седлообразной форин с каналом между ними, являющимся частью выходного канала, размещенных в разрыве прямолинейно-: го выходного канала, а корпус зонда снабжен радиационным экраном, помещенным в герметизированяяй кожух, причем пространство между кожухом и корпусом вакуумировано.