Способ измерения намагниченности магнитной жидкости

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам измерения намагниченности магнитной жидкости. Техническим результатом является повышение точности измерений намагниченности магнитной жидкости и снижение необходимого минимального объема исследуемого образца. Технический результат достигается измерением магнитного поля в эллипсоидном образце с магнитной жидкостью, причем образец содержит плоскую полость с одним датчиком для измерения магнитного поля методом магнитного резонанса. Магнитное поле находится как отношение разности частот магнитного резонанса при индукции внешнего магнитного поля параллельной плоскости с датчиком и перпендикулярной плоскости с датчиком к гиромагнитному отношению частиц в датчике магнитного резонанса. 3 ил.

 

Изобретение относится к области магнитных измерений, а именно к способам измерения намагниченности коллоидных растворов ферромагнитных наночастиц (магнитных жидкостей) с использованием методов электронного или ядерного магнитных резонансов, и может быть использовано для контроля качества магнитных жидкостей при их производстве и в процессе их эксплуатации.

Известен способ измерения намагниченности магнитной жидкости путем поочередного помещения образцов из нее, имеющих формы цилиндра и шара, в сильное постоянное однородное магнитное поле, напряженность которого Н можно менять, и переменное слабое магнитное поле с постоянной частотой, например в катушку датчика спектрометра ядерного магнитного резонанса. Измерив напряженности магнитного поля H1 и Н2, при которых получаются максимальные сигналы ЯМР с образцами в виде цилиндра и шара соответственно, можно вычислить намагниченность магнитной жидкости по формулам M=3(H2-H1), если ось цилиндра параллельна вектору напряженности магнитного поля Н, или М=6(Н12), если ось цилиндра нормальна вектору Н. Недостаток способа в необходимости иметь дорогостоящий спектрометр ЯМР с меняющимся магнитным полем и в необходимости замены образцов. Способ описан в патенте RU 2361195 С1, опубл. в бюлл. №19, 10.07.2009, авторы Жерновой А.И., Рудаков Ю.Р.

Известен другой способ измерения намагниченности магнитной жидкости, описанный, например, в статье «Получение кривой намагничивания дисперсии парамагнитных наночастиц путем нахождения намагниченности и намагничивающего поля методом ЯМР», опубликованной в журнале Научное приборостроение, 2009, т. 19, №3, с. 57-61, авторы А.И. Жерновой, В.Н. Наумов, Ю.Р. Рудаков. В этом способе исследуемую магнитную жидкость, заполняющую два параллельно расположенных стеклянных цилиндра 10 (фиг. 1), помещали в магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом 3. В щели между цилиндрами и на боковой поверхности одного из них были установлены датчики ядерного магнитного резонанса 1 и 2, с помощью которых измерялись напряженность и индукция магнитных полей в местах их расположения. Датчик 1, установленный между цилиндрами, где линии напряженности магнитного поля параллельны поверхностям цилиндров, измерял напряженность магнитного поля Н внутри магнитной жидкости, а датчик 2, установленный вблизи боковой поверхности одного из цилиндров, где линии напряженности нормальны поверхности цилиндра, измерял индукцию магнитного поля В внутри магнитной жидкости. Намагниченность определялась по формуле М=(В/μо)-Н. Основной недостаток этого способа состоит в измерении В и Н двумя датчиками, расположенными в разных местах образца, так как при этом небольшое различие индукции внешнего магнитного поля в местах расположения датчиков 1 и 2 приводит к ошибке вычисления величины (В/μо)-Н, а следовательно, и намагниченности М. Другой недостаток состоит в необходимости иметь два цилиндрических образца, что увеличивает необходимый объем магнитной жидкости. Этот способ можно принять за прототип.

Для устранения указанных выше недостатков известных способов предлагается способ, в котором, как и в известных способах, для измерения намагниченности магнитной жидкости образец из нее 10 помещается во внешнее постоянное однородное магнитное поле, создаваемое магнитом 3 (фиг. 2 и 3). Образец 10 имеет форму заполненного исследуемой магнитной жидкостью эллипсоида вращения (например, цилиндра или шара), имеющего параллельную оси эллипсоида свободную от магнитной жидкости плоскую полость, в центре которой находится один не содержащий магнитной жидкости датчик ядерного или электронного магнитного резонанса для измерения магнитного поля. Если образец по отношению к линиям магнитной индукции занимает положение, показанное на фиг. 2, в котором плоскость полости в образце параллельна линиям индукции внешнего магнитного поля, создаваемого магнитом 3, то напряженность поля в полости равна напряженности поля Н внутри магнитной жидкости, а если образец по отношению к линиям магнитной индукции занимает положение, показанное на фиг. 3, где плоскость полости в образце нормальна линиям индукции внешнего магнитного поля, то индукция в полости. В равна индукции магнитного поля внутри магнитной жидкости (Об этом говорится, например, в учебнике «Электричество». М.: Наука, 1985. 576 с., автор Калашников С.Г.). В результате, измерив датчиком магнитного резонанса напряженность магнитного поля Н при взаимном положении образца и магнита, которое показано на фиг. 2, а затем повернув образец или магнит на 90 градусов и измерив тем же датчиком магнитную индукцию В при взаимном положении образца и магнита, которое показано на фиг. 3, можно определить намагниченность по формуле: М=(В/μo)-Н, где μo - магнитная постоянная. Если для измерения магнитного поля применить датчики магнитного резонанса протонов или электронов, то в положении образца, показанном на фиг. 1, измеряется резонансная частота f1н⋅H, а в положении образца, показанном на фиг. 2, измеряется резонансная частота f2в⋅B, где βн и βв - гиромагнитные отношения, связанные между собой: βнво, поэтому для определения намагниченности можно использовать выражение M=(f1-f2)/βн, где при использовании резонанса протонов βн=53,4(Гц⋅м/А), а при использовании резонанса электронов β=35244(Гц⋅м/А).

Пример реализации предлагаемого способа

Для проверки осуществимости предлагаемого способа была использована экспериментальная установка, схема которой описана в прототипе и приведена на фиг. 1. Образец магнитной жидкость имел вид сдвоенного цилиндра 10, в полости между половинками которого был расположен датчик магнитного резонанса (ЯМР) 2 для измерения внутреннего магнитного поля в образце, содержащий радиочастотную катушку, надетую на хлорвиниловую трубку, соединяющую резервуар, расположенный в магнитном поле сильного постоянного магнита 4 поляризатора, с трубкой датчика ядерного магнитного резонанса, расположенного в однородном магнитном поле магнита 5. Имеющийся в прототипе датчик магнитного резонанса 1 отсутствовал. Катушка датчика ЯМР 2 была присоединена к генератору радиочастоты 8(переключатель 7 отсутствовал). Катушка датчика сигнала ЯМР приемного устройства 5 была присоединена к измерителю магнитной индукции 6, регистрирующему сигнал ЯМР. Образец магнитной жидкости 10 был помещен в магнитное поле с индукцией В, создаваемое магнитом 3. Поворотом магнита 3 или образца 10 направление В можно было устанавливать параллельно или перпендикулярно плоскости полости, где расположена катушка датчика ЯМР 2. Для измерения намагниченности исследуемой магнитной жидкости на катушку датчика ЯМР 2 было подано напряжение от генератора радиочастоты 8. Индукция В была установлена параллельно плоскости полости, в которой расположен датчик ЯМР 2, и изменением частоты генератора 8 установлена и измерена частота ЯМР f1, при которой сигнал на выходе прибора Ш1-1 меняет полярность. Затем поворотом магнита 3 на 90 градусов направление создаваемой магнитом 3 индукции В сделали перпендикулярным плоскости полости, в которой расположен датчик ЯМР 2, и подобрали и измерили частотомером 9 частоту генератора 8 f2, при которой сигнал ЯМР на выходе прибора Ш1-1 изменил полярность. Намагниченность в единицах А/м нашли по формуле M=(f2-f1)/βн, она оказалась такой же, как при измерениях методом-прототипом с использованием двух разных датчиков ЯМР. Таким образом, отличие предлагаемого способа от прототипа состоит в том, что в прототипе частоты f1 и f2 измеряют при одинаковом взаимном расположении образца 10 и магнита 3 двумя разными датчиками 1 и 2, расположенными в разных местах образца, где направления В относительно стенки образца отличаются на 90 градусов, а в предлагаемом способе частоты f1 и f2 измеряют одним датчиком 2, расположенным в центре образца, при двух взаимных угловых положениях образца 10 и магнита 3 (датчик ЯМР 1 и переключатель 7 отсутствуют). Применение одного датчика ЯМР вместо двух значительно упростило процедуру измерения намагниченности, так как сделало ненужной настройку на условие f1=f2 при отсутствии исследуемого образца, осуществляемую изменением топографии магнитного поля магнита 3. Так как удовлетворительную настройку двух датчиков, расположенных в разных местах магнита, на условие f1=f2 осуществить практически невозможно (особенно при измерениях с изменением температуры), то предусмотренная формулой изобретения замена двух датчиков измерения магнитного поля одним приводит к уменьшению ошибки измерения намагниченности.

Способ измерения намагниченности магнитной жидкости путем помещения образца из нее во внешнее постоянное однородное магнитное поле и регистрации сигнала магнитного резонанса, отличающийся тем, что одним датчиком магнитного резонанса, не содержащим исследуемой магнитной жидкости и расположенным в плоской полости внутри образца, измеряют две частоты магнитного резонанса: f1 - при индукции внешнего магнитного поля параллельной плоскости полости, в которой расположен датчик магнитного резонанса, и f2 - при индукции внешнего магнитного поля нормальной плоскости полости, в которой расположен датчик магнитного резонанса, намагниченность М находят по формуле M=(f1-f2)/β, где β - гиромагнитное отношение частиц в датчике магнитного резонанса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам магнитно-резонансной томографии. МРТ содержит установленные в полости магнита основную катушку, выполненную с возможностью работы в качестве передающей или приемо-передающей, размещенные вблизи исследуемого объекта приемную катушку и дополнительную катушку, выполненную с возможностью работы в качестве передающей, или приемо-передающей, или закороченной на концах, систему коммутации катушек, включающую коммутатор, автоматический переключатель, сумматор и селектор и приемник и передатчик.

Использование: для контроля измерения скоростей при фазоконтрастной магнитно-резонансной томографии. Сущность изобретения заключается в том, что фантом представляет собой вращающийся с заданной угловой скоростью диск, максимальные габаритные размеры которого 150×160 мм, а конкретные свойства обеспечивает соединение гадолиния GD-DTPA и крепление на валу, который свободно вращается во втулках, опирающихся на кронштейны, детали фантома изготовлены из немагнитных пластиковых материалов, поверх диска надет нескользящий материал - латекс, крутящий момент передается на фантом посредством ременной передачи со шкива, расположенного на оси электромотора вне магнита на расстоянии 3,5 метра, шкив также покрыт латексом и осуществляет передачу крутящего момента, мотор соединен с блоком управления.

Изобретение относится к области радиосвязи. Отличительной особенностью заявленного устройства исследования электромагнитного поля вторичных излучателей является введение коммутатора передающих антенн, коммутатора приемо-передающих антенн, приемо-передающей антенной системы, двух передающих антенн для создания вертикальной составляющей, двух передающих антенн для создания горизонтальной составляющей, адаптивного преобразователя, формирователя информации излучения вторичных излучателей, преобразователя частотного спектра, блока фильтров, блока анализа спектра излучения, блока исследования спектра вторичного излучения.

Изобретение относится к нанотехнологиям и может быть использовано в области разработки материалов на основе алмаза для магнитометрии, квантовой оптики, биомедицины, а также в информационных технологиях, основанных на квантовых свойствах спинов и одиночных фотонов.

Использование: для обнаружения воспаления или инфекции. Сущность изобретения заключается в том, что обнаружение воспаления или инфекции выполняют путем 13С-МР томографии, 13С-МР спектроскопии и/или 13С-МР спектроскопической томографии, при котором используют визуализирующую среду, содержащую гиперполяризованный 13С-пируват, и воспаление или инфекцию определяют по высокой интенсивности 13С-сигнала от 13С-лактата или по повышенной скорости образования 13С-лактата.

Изобретение относится к области эксплуатации нефтяных месторождений, конкретно к оптимизации разработки залежей вязких и высоковязких нефтей на основе систематических промыслово-геофизических исследований пластовой продукции посредством импульсной методики и техники ядерного магнитного резонанса (ЯМР) в сильном магнитном поле [1].

Изобретение относится к радиотехническим средствам, использующим магнитный резонанс для поиска и обнаружения преимущественно наркотиков и взрывчатых веществ в составе предъявленных для исследования предметов, а также поляризационную селекцию и фазовый анализ для поиска и обнаружения наркотиков, упакованных в неметаллическую оболочку и находящихся в укрывающих средах, например в брюшной полости человека, используемого для транспортировки наркотических средств, багаже, чемоданах, дипломатах, сумках и т.п., и может найти применение в аэропортах, таможенных терминалах, блокпостах, автопарковках и т.п.

Изобретение относится к физическим измерениям, использующим магнитный резонанс для поиска и обнаружения преимущественно наркотиков и взрывчатых веществ. .

Использование: для определения качества охлажденного и мороженого рыбного сырья. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют спектроскопию ядерного магнитного резонанса (ЯМР) продуктов распада аденозин-5'-трифосфата (АТР)-инозина, гипоксантина и инозин-5'-монофосфата в экстракте съедобной части мышечной ткани рыбы и по величине ЯМР-спектров определяют К-индекс качества сырья, по заданной математической формуле, при этом при величине К-индекса, не превышающего 80%, сырье пригодно для пищевых целей.

Настоящее изобретение относится к способу для отделения катализаторной пыли от потока топливного масла, содержащему этапы: отделения катализаторной пыли от входящего потока топливного масла в центробежном сепараторе для генерирования потока очищенного топливного масла; получения сигнала NMR-отклика из NMR-устройства, относящегося к количеству катализаторной пыли в потоке очищенного топливного масла и/или во входящем потоке топливного масла и к началу добавления или повышения количества сепарационной добавки к входящему потоку топливного масла, когда сигнал NMR-отклика указывает на повышенное количество катализаторной пыли в потоке очищенного топливного масла и/или во входящем потоке топливного масла, например, для повышения производительности отделения катализаторной пыли от потока топливного масла.

Изобретение относится к способам измерения магнитных характеристик образца, в частности к способам измерения намагниченности. При реализации способа определения намагниченности вещества образец правильной геометрической формы помещают в магнитное поле, измеряют индукцию В образца в точке, где линии индукции нормальны поверхности образца, напряженность Н в точке, где линии напряженности параллельны поверхности образца, и определяют намагниченность образца по формуле M=B/μo-H.
Использование: для мониторинга загрязнений морского нефтегазового промысла. Сущность изобретения заключается в том, что система обнаружения и мониторинга загрязнений морского нефтегазового промысла включает в себя сеть дистанционных детекторов загрязнений, программируемый контроллер с системами сбора, предварительной обработки и передачи данных, а также единую автоматизированную информационную систему (ИС) с функциями сбора, обработки и хранения данных, передаваемых на интерфейсы ИС дистанционными детекторами загрязнений, при этом система обнаружения и мониторинга загрязнений морского нефтегазового промысла дополнительно содержит биосенсор для непрерывного контроля тяжелых металлов в воде, датчик ядерно-магнитного резонанса, датчик электронного парамагнитного резонанса, реактор на тепловых нейтронах ИР-100 с откатным коробом в активной зоне (нейтронный поток 2×1012 н/(см2·с)) и стационарной установкой гамма-излучения с мощностью дозы до 1000 Р/ч, спектрометрическую установку с системой поддержания пластового давления (ППД), радиометрическую низкофоновую установку, генераторы СВЧ-излучений различных частот от 0,1-60 ТГц, образцовые голографические матрицы с записанными спектрами ЯМР атомов веществ (металлов и органических веществ) и идентифицируемых веществ, информационный блок морских карт и цветных космических фотоснимков районов поиска, электромагнитную камеру (Кирлиан-камеру) для визуализации затопленных объектов на аэрокосмических снимках и переноса их на морскую карту района поиска с помощью видеокамеры, совмещенных с ПЭВМ, приемно-фазовые антенны широкого обзора, приемник GPS map-60, программный комплекс ПЭВМ для определения координат затопленных объектов и отображения их на морской карте района, атомно-абсорбционный спектрофотометр, а также другие конструкционные элементы.

Изобретение относится к способам анализа качества соевых лецитинов и может быть использовано в масложировой промышленности. Способ определения содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в соевом лецитине включает отбор пробы лецитина, подготовку пробы путем термостатирования, помещение пробы в датчик импульсного ЯМР-анализатора, измерение амплитуд сигналов ядерно-магнитной релаксации протонов третьей (A3) и четвертой (А4) компонент лецитинов в условных единицах и расчет содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в лецитине.

Изобретение относится к способам анализа качества подсолнечных лецитинов и может быть использовано в масложировой промышленности. Способ определения содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в подсолнечном лецитине включает отбор пробы лецитина, подготовку пробы путем термостатирования, помещение пробы в датчик импульсного ЯМР-анализатора, измерение амплитуд сигналов ядерно-магнитной релаксации протонов третьей (А3) и четвертой (А4) компонент лецитинов в условных единицах и расчет содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в лецитине.

Использование: для идентификации рапсового лецитина. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют отбор пробы и ее подготовку, при этом отбирают пробу лецитина массой (10±0,02) г, подготовку пробы проводят путем ее термостатирования при температуре 60°C в течение 1 ч, после чего пробу лецитина помещают в датчик импульсного ЯМР-анализатора и измеряют время спин-спиновой релаксации первой компоненты лецитина (T21) в миллисекундах, при этом лецитин относят к рапсовому, если время спин-спиновой релаксации первой компоненты лецитина (T21) находится в диапазоне от 158 до 168 мс.

Изобретение относится к способам анализа качества рапсовых лецитинов и может быть использовано в масложировой промышленности. Способ определения содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в рапсовом лецитине включает отбор пробы лецитина, подготовку пробы путем термостатирования, помещение пробы в датчик импульсного ЯМР-анализатора, измерение амплитуд сигналов ядерно-магнитной релаксации протонов третьей (А3) и четвертой (А4) компонент лецитинов в условных единицах и расчет содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в лецитине.

Использование: для идентификации подсолнечного лецитина. Сущность изобретения заключается в том, что отбирают пробу лецитина массой (10±0,02) г, подготовку пробы проводят путем ее термостатирования при температуре 60°C в течение 1 часа, после чего пробу лецитина помещают в датчик импульсного ЯМР-анализатора и измеряют время спин-спиновой релаксации первой компоненты лецитина (T21) в миллисекундах, при этом лецитин относят к подсолнечному, если время спин-спиновой релаксации первой компоненты лецитина (T21) находится в диапазоне от 189 до 205 миллисекунд.

Использование: для идентификации соевого лецитина. Сущность изобретения заключается в том, что отбирают пробу лецитина массой (10±0,02) г, подготовку пробы проводят путем ее термостатирования при температуре 60°C в течение 1 ч, после чего пробу лецитина помещают в датчик импульсного ЯМР-анализатора и измеряют время спин-спиновой релаксации первой компоненты лецитина (T21) в миллисекундах, при этом лецитин относят к соевому, если время спин-спиновой релаксации первой компоненты лецитина (T21) находится в диапазоне от 169 до 188 мс.

Группа изобретений относится к области физических измерений, а именно к радиотехническим средствам, использующим магнитный резонанс для поиска и обнаружения наркотиков и взрывчатых веществ в составе предъявленных для исследования веществ. Сущность изобретения заключается в том, что дистанционное обнаружение вещества, основанное на дистанционном возбуждении электромагнитной волной магнитного резонанса в веществе с последующим измерением частоты отклика, по наличию которого делают заключение о наличии данного вещества, содержит этап, на котором в процессе преобразования по частоте отраженного сигнала с левой круговой поляризацией выделяют напряжение суммарной частоты, детектируют его и используют продетектированное напряжение для разрешения перемножения напряжения промежуточной частоты с отраженным сигналом правой круговой поляризации. Технический результат – повышение помехоустойчивости приема сигналов и достоверности обнаружения вещества. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам измерения намагниченности магнитной жидкости. Техническим результатом является повышение точности измерений намагниченности магнитной жидкости и снижение необходимого минимального объема исследуемого образца. Технический результат достигается измерением магнитного поля в эллипсоидном образце с магнитной жидкостью, причем образец содержит плоскую полость с одним датчиком для измерения магнитного поля методом магнитного резонанса. Магнитное поле находится как отношение разности частот магнитного резонанса при индукции внешнего магнитного поля параллельной плоскости с датчиком и перпендикулярной плоскости с датчиком к гиромагнитному отношению частиц в датчике магнитного резонанса. 3 ил.

Наверх