SU1054752A1 - Источник пол ризующего магнитного пол дл спектрометрической аппаратуры - Google Patents

Abstract

ИСТОЧНИК ПОЛЯРИЗУЮЦЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ДЛЯ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ , содержащий посто нный магнит с механизмом перестройки магнитного пол , блок управлени  магнитным полем и датчик магнитного пол , расположенный в рабочем зазоре магнита, отличающийс  тем, что, с целью повышени  стабиль ности магнитного пол  и линейности его развертки, в него дополнительно введены программируемый генератор импульсов, катушки импульсной модул ции , схема выборки-хранени , усилитель ошибки и блок коммутации, причем программируемый генератор импульсов соединен первым выходом с катушками импульсной модул ции, вторым выходом - со стробируемым входом схемы выборки-хранени  и третьим выходом - с коммутирующим входом блока коммутации, схема выборки-хранени , усилитель ошибки и блок коммутации соединены последовательно и подключены мехщу датчиком магнитного пол , (П размещенным между катушками импульсной модул ции и блоком управлени  Магнитным полем, а второй вход усилител  ошибки соединен с выходом дат чика магнитного пол  непосредствен- g но., I

Description

Изобретение относитс  к технической физике и может быть использовано при изготовлении портативных диоспектрометров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и  дерного магнитного резонанса (ЯМР), предназначенных дл  решени  задач методом магнитно-резонансной спектроскопии в геологии, химии, металлургии, медицине и других отрасл х науки и техники, Известен источник пол ризующего магнитного пол , выполненный на. основе электромагнита и включающий блок управлени  магнитным полем, источник питани  и датчик Холла, расположенный в рабочем зазоре электромагнита 1 . В известном устройстве создание магнитного пол  и его развертка осуществл етс  с помощью обмоток, распо ложенных на полюсных наконечниках электромагнита. Магнитное поле в рабочем зазоре стабилизируетс  по датчику Холла, Стабильность магнитного пол  и линейность развертки определ ютс , главным образом, параметрами датчика Холла, в частности температурной стабильностью ЭДС Холла и коэффициентом нелинейности его характе ристики. Дл  лучших известных типов датчиков Холла эти параметры не превышают соответственно 5-10 и 3-10 град. Таким образом, недостатком извест ного устройства  вл етс  невысока  стабильность магнитного пол  и нелинейность его развертки. Наиболее близким к изобретению  вл етс  источник пол ризующего магнитного пол  дл  спектрометрической аппаратуры, содержащий посто нный магнит с механизмом перестройки магнитного пол , блок управлени  магнит ным полем и датчиком магнитного пол  расположенный в рабочем зазоре магни та 2. В данном устройстве значение магнитного пол  в рабочем зазоре непрерывно контролируетс  датчиком магнит ного пол , а его изменение осуществл етс  механизмом перестройки, снабженным электроприводом. При этом дис кретность и нелинейность перестройки компенсируетс  с помощью катушек кор рекции. Дл  известного источника магнитно го пол  характерны те же недостатки, что и дл  электромагнита, а именно: зависимость параметров магнитного пол  (стабильности и линейности развертки) от параметров датчика магнитного пол . Непрерывна  стабилизаци  магнитно го пол  по датчику магнитного пол  в известном устройстве фактически снижает потенциально высокую стабиль ность магнитного пол , которую может обеспечить посто нный магнит. Так, например, стабильность посто нного магнита ЮНДК 38Т8 достигает 10 град ч; Активное термостатирование датчика магнитного пол  приблизительно на пор док (до 10 ) повышает стабильность магнитного пол , но приводит к существенному увеличению габаритов, веса и энергопотреблени  магнитной системы. Это противоречит функциональному значению данного класса источников магнитного пол  на основе посто нных магнитов, предназначенных дл  Использовани  в малогабаритной переносной спектрометрической аппаратуре , эксплуатаци  которой, как правило , должна осуществл тьс  во внелабораторных услови х при воздействии различных дестабилизирующих факторов (температуры, влажности, вибраций и т.п.). Цель изобретени  - повышение стабильности магнитного пол  и линейности его развертки. Указанна  цель достигаетс  тем, что в источник пол ризующего магнитного пол  дл  спектрометрической аппаратуры, содержащем посто нный магнит с механизмом перестройки магнитного пол , блок управлени  магнитным полем и датчик магнитного пол , расположенный в рабочем зазоре магнита , дополнительно введены программируемый генератор импульсов, катушки импульсной модул ции, схема выборки-хранени , усилитель ошибки и блок коммутации, причем программируемый генератор импульсов соединен первым выходом с катушками импульсной модул ции, вторым выходом - с стробируемым входом схемы выборкихранени  и третьим выходом - с коммутирующим входом блока коммутации, схема выборки-хранени , усилитель ошибки и блок коммутации соединены последовательно и подключены между датчиком магнитного пол , размещен- . ным между катушками импульсной модул ции и блоком управлени  магнитным полем, а второй вход усилител  ошибки соединен с выходом датчика магнитного пол  непосредственно. На чертеже представлена блок-схеа источника пол ризующего магнитного пол  дл  спектрометрической аппаатуры . Источник пол ризующего магнитного ол  дл  спектрометрической аппарауры содержит посто нный магнит 1, ключенный в магнитопровод 2 с рабоим зазором 3 и механизмом 4 перетройки магнитного пол , блок 5 упавлени  магнитным полем, датчик б агнитного пол , программируемый енератор импульсов 7, катушки 8 импульсной модул ции, между которыми размещен датчик 6 магнитного пол , схема 9 выборки-хранени , усилитель 10 ошибки, блок 11 коммутации. Первый выход программируемого генератора импульсов 7 соединен с катушками 8 импульсной модул ции, второй выход с стробируемым входом схемы 9 выборки-хранени , а третий выход - с коммутирующим входом блока 11 коммутации , схема 9 выборки-хранени , усилитель 10 ошибки И блок 11 коммутации соединены последовательно и вклю между.выходом датчика 6 магнитного пол  и входом блока 5 управлени  магнитным полем, при этом второй вход усилител  10 ошибки подключен к выходу датчика магнитного пол  непосредственно . Источник пол ризующего магнитного пол  дл  спектрометрической аппаратуры работает следующим образом. Магнитное, поле в цепи магнитопровода 2 создаетс  посто нным магнитом 1. Изменение величины магнитного пол  в рабочем зазоре 3 осуществл ет с  механизмом 4 перебтройки магнитно го пол  любым известным способом, на пример за счет изменени  магнитного сопротивлени  в цепи магнитопровода 2. Механизм 4 перестройки магнитного пол  управл етс  блоком 5 управ лени  магнитным полем. Развертка магнитного пол  осущест л етс  дискретно, по программе, следующим образом. Программируемый гене ратор импульсов 7 вырабатывает серию калиброванных по амплитуде импульсов которые одновременно поступают на ка тушки 8 импульсной модул ции, на стробируемый вход схемы 9 выборки-хр нени  и коммутирующий вход блока 11 коммутации. Катушки 8 импульсной мо дул ции создают локальное возмущающее импyJ}ьcнoe магнитное поле, направление которого совпадает с напра лением основного магнитного пол  в рабочем зазоре и, следовательно, оп редел етс  пол рностью поступающих импульсов. Сигнал от датчика 6 магнитного пол  (например, датчика Холла), расположенного в поле катуш 8 импульсной модул ции, измен етс  после каждого импульса на величину импульсного возмущени  и подаетс  на усилитель 10 ошибки, где этот си нал сравниваетс  с сигналом, поступающим со схемы 9 выборки-хранени  и соответствующим значению магнитно го пол  на датчике 6 до момента пос туплени  импульса. Схема 9 выборкихранени  , управл ема  программируемым генератором импульсов 7, обеспе чивает запоминание амплитуды сигнал с выхода датчика 6 магнитного пол  до момента начала импульса. В резул тате, во врем  действи  импульса на выходе усилител  10 ошибки формирутс  сигнал ошибки, пропорциональный величине изменени  магнитного по , который через открытый тем же импульсом блок 11 коммутации и блок 5 управлени  магнитным полем подаетс  на механизм 4 перестройки. В результате действи  управл ющего сигнала величина пол ризующего магнитного пол  в рабочем зазоре 3 измен етс  таким образом, чтобы скомпенсировать величину импульсного возмущени  магнитного пол  на датчике б магнитного пол . По окончании импульса магнитного пол  сигнал на выходе датчика 6 вновь измен етс , но он не проходит ,на блок 5 управлени  магнитным полем, так как блок 11 коммутации в этом случае разрывает цепь управлени  блоком 5. При -поступлении следующего импульса цикл работы устройства повтор етс . В промежутках времени между импульсами магнитного пол  (в этот момент времени датчик 6 магнитного пол  отключен от блока 5 управлени ) в рабочем зазоре 3 поддерживаетс  посто нное магнитное поле, стабильность которого, в отличие от известного устройства, не зависит от параметров датчика 6 магнитного пол , а определ етс  только стабильностью посто нного магнита 1. Таким образом, изобретение обеспечивает повышение стабильности магнитного пол . Таким образом изобретение обеспечивает повышение стабильности магнитного пол . При формировании последовательности П импульсов магнитного пол , магнитное поле в рабочем зазоре 3 изменитс  на величину h-AH«i, где л Ну амплитуда импульсов магнитного пол . Задава  число импульсов (амплитуда импульсов &НУ калибрована), можно установить любое требуемое значение магнитного пол . Периодическа  развертка магнитного пол , таким образом , осуществл етс  периодическим повторением последовательности импульсов , причем скорость развертки задаетс  частотой следовани  импульсов, а направление развертки (возрастающа  или спадающа ) - пол рностью импульсов . Амплитуда развертки магнитного пол  регулируетс  либо изменением числа импульсов (при фиксировании амплитуды импульсов), либо изменением амплитуды импульсов пол  (при фиксировании числа импульсов). При этом линейность развертки, в отличие от известного устройства, определ етс  только относительной стабильностью амплитуды импульсов маг8 (л.Ни и не зависит от нитного пол 

линейности датчика магнитного пол , т.е.

S(bHp nBUHu) SMu) (tHp Wp &HU

где 8(лНр) - абсолютна  нелинейность

развертки;

а HP - амплитуда развертки магнитного пол ;

п - число импульоов разверт .ки.

Действительно, за короткий промежуток времени, в течение которого длитс  импульс пол  (А О-100 мкс), параметры датчика магнитного пол  не мргут измени-тьс  из-за его тепловой инертности (которую несложно еще повисить, закрепив датчик пол  непосредственно на полюсном наконечнике магнита). Медленные температурные дрейфы параметров датчика магнитного пол , которые в известных устройствах ограничивают ста бильность магнитаого пол , не юказьЕвают вли ни  на стабильность пол  в предлагаемом устройстве , поскольку датчик магнитного пол  выполн ет функцию детектора ошибки .

В предлагаемом устройстве развертка магнитного пол  осуществл етс  последовательностью из 5000 импульсов длительностью 10 мкс, частота следовани  которых регулируетс  в диапазоне 10-1000 Гц, а амплитуда в диапазоне 1-1000 мЭ, что обеспечивает развертку магнитного пол  в диапазоне 5-5000 Э за врем  5-500 с. Относительна  стабильность шплитуды импульсов состовл ет 5.10, что позвол ет получить линейность развертки не хуже 10 (это приблизительно на два пор дка лучше, чем в известном устройстве) и стабильностью магнитного пол  - не хуже 10 ч Таким образом, изобретение позвол ет повысить стабильность магнитного пол  -и приблизительно на два пор дка улучшить линейность его развертки.

Claims (1)

1. ИСТОЧНИК ПОЛЯРИЗУЮЩЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ДЛЯ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЙ ' АППАРАТУРЫ, содержащий постоянный магнит с механизмом перестройки магнитного поля, блок управления магнитным полем и датчик магнитного поля, расположенный в рабочем зазоре магнита, отличающийся тем, что, с целью повышения стабиль^ ности магнитного поля и линейности его развертки, в него дополнительно введены программируемый генератор импульсов, катушки импульсной модуляции, схема выборки-хранения, уси. литель ошибки и блок коммутации, причем программируемый генератор импуль сов соединен первым выходом с катушками импульсной модуляции, вторым выходом - со стробируемым входом схе мы выборки-хранения и третьим выходом - с коммутирующим входом блока коммутации, схема выборки-хранения.

   усилитель ошибки и блок коммутации соединены последовательно и подключены межцу датчиком магнитного поля, размещенным между катушками импульсной модуляции и блоком управления магнитным полем, а второй вход усилителя ошибки соединен с выходом дат чика магнитного поля непосредствен- g но.