DE945336C

DE945336C - Magnetometer with non-scattering magnetizing coil

Info

Publication number: DE945336C
Application number: DES35038A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Johannes Neumann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1953-08-30
Filing date: 1953-08-30
Publication date: 1956-07-05

Description

Magnetometer mit streuungsfreier Magnetisierungsspule Bei Magnetometern muß bekanntlich gemäß Fig. I außer der Magnetiserungsspule S>, welche die zu messende Probe P enthält, eine zweite gleich große Spule S2 verwender werden, die in magnetischer Gegenschaltung und elektrischer Serienschaltung zur Aufhebung des Feldes der Magnetisierungsspule am Ort des Magnetometersystems M1, M2 dient. Die Einstellung dieser zweiten KompensationsspuleS2 auf das Feld Null im Magnetometer-Punkt ist bekanntlich sehr schwierig, so daß immer ein mehr oder weniger großes störendes Restmoment übrig bleibt. Außerdem bringt bei kleinen Proben das ungünstige Verhältnis von dem restlichen magnetischen Moment der Spule zu dem magnetischen Moment der Probe eine große Unsicherheit in die Messung hinein, so daß trotz bestmöglicher Kompensation Fehler von so°/o und mehr keine Seltenheit sind Bei sehr kleinen Proben, deren magnetisches Moment in der Größenordnung des störenden Momente der Spule liegt, wird überhaupt jede Messung unmöglich. Dieser Übelstand läßt sich bekanntlich zum großen Teil beseitigen durch die sogenannte »momentfreie Spule«, bestehend aus drei konzentrischen Einzelspulen, die so bemessen und geschaltet sind, daß sich in einem bestimmten Punlct auf der verlängerten Spulenachse ihre magnetischen Eigenmomente aufheben. Aber auch bei dieser Spulenanordnung ist die Einstel- lung auf die richtige Entfernung verhältnismäßig schwierig; außerdem ist man an eine bestimmte Entfernung gebunden.Magnetometer with non-scattering magnetizing coil With magnetometers must, as is known, according to FIG measuring sample P contains, a second coil S2 of the same size will be used in magnetic counter-circuit and electrical series circuit to cancel the The field of the magnetizing coil at the location of the magnetometer system M1, M2 is used. the Adjustment of this second compensation coil S2 to the field zero in the magnetometer point is known to be very difficult, so that there is always a more or less large disturbing Residual torque remains. In addition, the ratio is unfavorable for small samples from the remaining magnetic moment of the coil to the magnetic moment of the Sample a great uncertainty into the measurement, so that despite the best possible Compensation errors of so% and more are not uncommon for very small samples, whose magnetic moment is in the order of magnitude of the disturbing moment of the coil, any measurement becomes impossible at all. As is well known, this deficiency can be Eliminate a large part by the so-called "moment-free coil", consisting of three concentric individual coils, which are dimensioned and connected in such a way that they are in one certain point on the extended coil axis their own magnetic moments lift. But even with this coil arrangement, the setting lung relatively difficult to get at the right distance; besides, one is at one bound to a certain distance.

Weiterhin ist bekannt, das Meßorgan, z. B. ein astatisches System, und die Probe im Inneren einer Spule, die als Ringspule oder als Zylinderspule ausgeführt sein kann und die ein homogenes, zur Anderung des magnetischen Zustandes der zu. messengd1en Probe dienendes Feld erzeugt, anzuordnen. It is also known that the measuring element, for. B. an astatic system, and the sample inside a coil, which is designed as a toroidal coil or a cylinder coil can be and which is a homogeneous, to change the magnetic state of the to. messengd1en sample serving field generated to be arranged.

Gegenstand der Erfindung ist ein Magnetometer mit einer praktisch streuungsfreien, zur Magnetisierung der zu messenden Probe dienenden geschlossenen, ringförmigen Spule mit konstantem Querschnitt, bei dem das Meßorgan außerhalb der Magnetisierungsspule in willkürlich wählbaren Lagen angeordnet ist. Die Magnetisierungsringspule kann so ausgeführt sein, daß ein Teil zum Einbringen der Probe herausnehmbar, beispielsweise durch einen Führungsschlitten, ausgeführt ist. Als Meßorgan kann z. B. ein einfaches oder astatisches Magnetometersystem unter Verwendung von Dauermagneten oder stromdurchfiossenen Spulen verwendet werden. The invention is a magnetometer with a practical scatter-free closed, used to magnetize the sample to be measured, annular coil with constant cross-section, in which the measuring element outside the Magnetizing coil is arranged in arbitrarily selectable positions. The magnetizing ring coil can be designed so that a part for introducing the sample can be removed, for example is carried out by a guide carriage. As a measuring element, for. B. a simple one or astatic magnetometer system using permanent magnets or electrified magnets Coils are used.

Gegenüber den bekannten Anordnungen ergibt die Erfindung den Vorteil,. daß der Abstand zwischen Probe und Meßorgan wesentlich größer gewählt werden kann als bei gemeinsamer Anordnung von Probe und Meßorgan innerhalb der Ringspule. Hierdurch kann der relative Fehler bei der Abstandsmessung, von dem <die Meßgenauigkeit des Systems wesentlich abhängt, erheblich verkleinert werden. Ferner entfällt bei der die Erfindung bildenden Anordnung der bei der Anordnung des Meßorgans in der Ringspule zur, Herausführung des Lichtzeigers erforderliche Luftspalt und damit die Störung der Meßgenauigkeit durch das vom Luftspalt verursachte Streufeld. Compared to the known arrangements, the invention has the advantage. that the distance between the sample and the measuring element can be chosen to be much larger than when the sample and measuring element are arranged together within the toroidal coil. Through this can be the relative error in the distance measurement from which <the measurement accuracy of the system depends significantly, can be reduced in size. Furthermore, is omitted the arrangement forming the invention in the arrangement of the measuring element in the Annular coil for leading out the light pointer required air gap and thus the disturbance of the measurement accuracy by the stray field caused by the air gap.

Gemäß Fig. 2 kann die Probe also z. B. innerhalb einer auseinandernehmbaren eisenfreien Ringspule A, B angeordnet sein, wobei zum Einführen der Probe der Teil A der Ringspule herausnehmbar und z. B. auf einem Schlitten angeordnet sein kann, so daß eine möglichst genaue Rückführung dieses Spulenteiles auf den alten Platz gewährleistet ist. According to FIG. 2, the sample can, for. B. within a disassemblable iron-free toroidal coil A, B be arranged, wherein for introducing the sample of the part A of the ring coil can be removed and z. B. can be arranged on a slide, so that the most precise possible return of this coil part to the old place is guaranteed.

Die Spulenteile A und B werden an den Punkten x und y elektrisch und magnetisch in Serie geschaltet.The coil parts A and B become electrical and at points x and y magnetically connected in series.

Dasvorzugswei,se astatische - Magnetometersystem Mt, M2 (das in der Zeichnung der Deutlichkeit halber über der Ringspule gezeichnet ist) kann hierbei an einem beliebigen Punkt sich befinden, z. B. in R oder Q, wobei bekanntlich R angenähert die erste und Q die zweite Gaußsche Hauptlage darstellen. Das eventuell noch verbleibende, äußerst geringe Streufeld an den unvermeidlichen Stoßfugen zwischen den Spulenteilen A und B kann durch ein auf die eine Nadel bzw. Drehspule des Magnetometersystems wirkenden Feld kompensiert werden, das durch einen dem Magnetisierungsstrom proportionalen, z. B. abgezweigten Strom gespeist wird.The preferably static - magnetometer system Mt, M2 (that in the Drawing is drawn over the ring coil for the sake of clarity) can here are at any point, e.g. B. in R or Q, where, as is known, R represent approximately the first and Q the second Gaussian principal position. That possibly remaining, extremely small stray field at the inevitable butt joints between The coil parts A and B can be attached to a needle or rotating coil of the magnetometer system acting field can be compensated, which is proportional to the magnetizing current, z. B. branched current is fed.

In Fig. 3 ist eine solche Kompensation beispielsweise veranschaulicht. Es bedeutet C eine eisenfreie Ringspule mit Luftspalt, in dem sich die eine Nadel bzw. Drehspule M1 des Magnetometersystems befindet. D ist ein im Magneti.sierungsstromkreis liegender Widerstand, von dem der durch die kompensierende Ringspule C fließende Strom abgezweigt ist. Die übrigen Teile der Fig. 3 entsprechen der Fig. 2. Such a compensation is illustrated, for example, in FIG. 3. It means C an iron-free toroidal coil with an air gap in which one needle is located or moving coil M1 of the magnetometer system is located. D is one in the magnetization circuit lying resistance, of which the one flowing through the compensating toroidal coil C. Stream is branched. The remaining parts of FIG. 3 correspond to FIG. 2.

Als Magnetometersystem können alle bekannten Vorrichtungen der Feldmessung dienen, also z. B. All known devices for field measurement can be used as the magnetometer system serve, so z. B.

Magnetnadeln in einfacher oder in astatischer Anordnung oder Drehspulen einfach oder astatisch.Magnetic needles in a simple or astatic arrangement or rotating coils simple or astatic.

Die astatische Anordnung ist bekanntlich vorzuziehen, da sie von äußeren magnetischen Störungen weitgehend unabhängig ist und zudem auch bequem die Möglichkeit bietet, das Verfahren zu einer Null-Methode auszubilden dadurch, daß man auch auf die zweite Magnetometer-Nadel, bzw.The astatic arrangement is known to be preferable, since it is from the outside magnetic interference is largely independent and also conveniently the possibility offers to train the procedure to a null method by also on the second magnetometer needle or

-Spule M2 ein vorzugsweise ringförmiges Magnetfeld einwirken läßt, dessen Stromstärke - bei Rückführung des Ausschlages auf Null - eim Maß für das magnetische Moment der Probe bildet. Mißt man den Strom mittels eines Kompensationsapparates, so ist eine entsprechend große Genauigkeit bei der Messunglåes magnetischen Momentes bzw. der Magnetisierungsintensität möglich. Neben diesem eigentlichen Magnetometersystem von Magnetnadetn bzw. Drehspulen können aber auch umlaufende Spulen, d. h. Meßgeneratoren zur Feldmessung dienen, die ebenfalls entweder einfach oder in astatischer Anordnung verwendet werden können und deren induzierte Spannung ein Maß für das magnetische Moment der zu messenden Probe bildet.- Coil M2 allows a preferably ring-shaped magnetic field to act, its amperage - when the deflection is returned to zero - a measure for that magnetic moment of the sample forms. If the current is measured by means of a compensation device, so is a correspondingly high accuracy in the measurement of the magnetic moment or the magnetization intensity possible. In addition to this actual magnetometer system of Magnetnadetn or rotating coils, however, revolving coils, d. H. Measuring generators are used for field measurements, which are also either simple or in an astatic arrangement can be used and their induced voltage is a measure of the magnetic Moment of the sample to be measured forms.

Die beschriebene Anordnung der streuungsfreien, ringförmigen Magnetisierungsspule bietet somit die Möglichkeit, die Meßsicherheit und yor allem auch die Meßschnelligkeit zu erhöhen, ein Umstand, der bei Serienmessungen für Forschung und Entwicklung von großer Bedeutung ist. The described arrangement of the scatter-free, ring-shaped magnetizing coil thus offers the possibility of measuring certainty and, above all, measuring speed to increase, a circumstance which is common to serial measurements for research and development of is of great importance.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Magnetometer with a practically non-scattering, for magnetizing the sample to be measured, closed, ring-shaped Coil with constant cross section, characterized in that the measuring element is outside the magnetization ring coil is arranged in arbitrarily selectable positions.

2. Magnetometer according to claim 1, characterized in that as Measuring organ a simple or astatic magnetometer system - using Permanent magnets or current-carrying coils is provided.

3. Magnetometer according to claim I, characterized in that as Measuring organ a simple or astatic magnetometer system is used, which consists of rotating coils (measuring generators), the induced voltage of which is a measure of z forms the magnetic moment of the sample to be measured.

4. Magnetometer according to claim I to 3, characterized in that an astatic Magnetometer system is used, of which a part (Drchspule or magnet) in a preferably ring-shaped compensation field whose current strength is a measure of the magnetic moment of the sample and optionally measured with a compensation device.

5. Magnetometer according to claim I to 4, characterized in that part of the magnetizing coil, for example by means of a guide carriage, is removably arranged.

Referenced publications: German patent specification No. 700 048.