Способ измерения магнитных моментов однодоменных ферромагнитных наночастиц

Изобретение предназначается для измерения магнитных моментов однодоменных ферромагнитных наночастиц. Способ измерения магнитного момента однодоменных ферромагнитных наночастиц путем помещения наночастиц в однородное магнитное поле содержит этапы, на которых через раствор наночастиц пропускают луч инфракрасного электромагнитного излучения с меняющейся длиной волны λ и измеряют резонансную длину волны этого излучения λрез, при которой наблюдается линия поглощения энергии излучения, появляющаяся при действии на раствор магнитного поля с индукцией В, а магнитный момент наночастиц Р находят по формуле: Р=(hc/2Вλрез), где h - постоянная Планка, с - скорость света. Технический результат – повышение точности определения магнитного момента наночастиц.

 

Изобретение предназначается для измерения магнитных моментов однодоменных ферромагнитных наночастиц и может быть использовано для определения свойств магнитных жидкостей при их изготовлении и эксплуатации и для измерения термодинамической температуры в энергетических единицах без использования реперных точек абсолютной температурной шкалы.

Известен способ измерения магнитного момента наночастиц, основанный на измерении магнитного момента образца порошка наночастиц, вибрирующего вблизи радиочастотной катушки. Для создания магнитного момента образец помещается в сильное постоянное внешнее магнитное поле. Магнитный момент образца находят по ЭДС электромагнитной индукции, наводимой им в близко расположенной радиочастотной катушке, а средний магнитный момент наночастиц находят делением измеренного магнитного момента образца порошка на количество наночастиц в нем. Недостатки способа: 1. Он является относительным, так как ЭДС индукции зависит от геометрических параметров катушки и формы образца. 2. Он имеет невысокую точность, так как для определения намагниченности требуется проводить интегрирование ЭДС индукции, которое возможно только с точностью до произвольной постоянной. 3. Имеется погрешность, вносимая неопределенностью количества наночастиц в образце порошка. 4. Для создания в образце порошка магнитного момента, равного сумме магнитных моментов всех наночастиц, он должен быть помещен в магнитное поле с индукцией большей 1Тл, что усложняет реализацию способа. Способ описан в статье: (S. Foner, Rev. Sci. Instr. 27, 548 (1959).)

Известен способ измерения магнитного момента однодоменных наночастиц, основанный на получении кривой намагничивания их коллоидного раствора. В этом способе образец с коллоидным раствором наночастиц помещается во внешнее магнитное поле с индукцией Вo, которую можно менять. В образце имеются две плоские полости, в которые помещены два датчики для измерения магнитного поля. В полости, ориентированной нормально линиям индукции внешнего поля, расположен датчик 1, который измеряет индукцию магнитного поля В внутри образца, а в полости, ориентированной параллельно линиям магнитной индукции, расположен датчик 2, который измеряет напряженность магнитного поля Н внутри образца. Измерив В и Н, можно определить намагниченность магнитной жидкости: М=(В/μо)-Н. Определив намагниченность М и индукцию В при нескольких значениях индукции Bo и построив зависимость М от (1/В), по точке пересечения полученной прямой с осью ординат находят намагниченность насыщения Мнас, а по тангенсу угла наклона этой прямой к оси абсцисс находят концентрацию N наночастиц в растворе. Зная намагниченность насыщения и концентрацию наночастиц, находят магнитный момент наночастицы P=(M/N). Недостатки способа: 1. Способ точно измеряет намагниченность, а для определения магнитного момента наночастиц требуется находить их концентрацию, что приводит к дополнительной погрешности. 2. Получение кривой намагничивания - трудоемкий процесс. Способ можно принять за прототип. Он описан в статье (А.И. Жерновой, В.Н. Наумов, Ю.Р. Рудаков, Научное приборостроение, 2009, том 19, №1, с. 57-61).

Предлагаемый способ не имеет присущих аналогу и прототипу недостатков. В этом способе через коллоидный раствор исследуемых однодоменных ферромагнитных наночастиц пропускают луч электромагнитного излучения инфракрасного диапазона с длиной волны λ и находят резонансную длину волны этого излучения λрез, при которой наложение на раствор магнитного поля с индукцией В вызывает появление линии поглощения энергии излучения. Подставив измеренные значения В и λрез в формулу Р=(hc/2Вλрез)(h - постоянная Планка, с - скорость света), находят средний магнитный момент наночастиц Р.

Поглощение энергии электромагнитной волны при наложении магнитного поля происходит в результате явления магнитного резонанса ферромагнитных наночастиц, которое состоит в том, что при резонансной длине волны электромагнитного излучения λрез=(hc/2РВ) энергия фотона E=(hc/λрез) равна изменению энергии ΔW=2PB магнитного момента Р ферромагнитной наночастицы при его переориентации на 180° во внешнем магнитном поле с индукцией В: (E=ΔW). Под действием магнитного поля с индукцией В большинство магнитных моментов наночастиц устанавливаются в нижнее энергетическое состояние с ориентацией параллельной индукции магнитного поля В, а поглощая фотоны резонансного электромагнитного поля, эти магнитные моменты переходzт в верхнее энергетическое состояние с ориентацией против направления индукции магнитного поля. В результате, при наличии магнитного поля с индукцией В энергия электромагнитного излучения с резонансной длиной волны поглощается ферромагнитными наночастицами и интенсивность луча с длиной волны λрез уменьшается. При другом соотношении длины волны и индукции магнитного поля магнитный резонанс отсутствует и поглощение фотонов наночастицами не происходит.

Пример осуществления предлагаемого способа/ Для проверки предлагаемого способа был изготовлен коллоидный раствор наночастиц магнетита в растворителе, слабо поглощающем ИК излучение, (керосине) со стабилизатором на основе олеиновой кислоты. Раствор был помещен в кювету инфракрасного спектрофотометра PERKIN ELMER? и получены спектры пропускания в диапазоне волновых чисел от К=1000 см-1 до К=5500 см-1, один спектр без магнитного поля и три спектра при наличии действующего на магнитную жидкость магнитного поля с индукциями B1=0,025 Тл, В2=0,03 Тл, В3=0,035 Тл. Из спектра пропускания, полученного без магнитного поля, вычли спектры пропускания, полученные при действии магнитного поля. В результате получили спектры поглощения магнитной жидкости, вызванные действием магнитных полей с индукциями В1, В2, В3. На каждом из этих спектров была зарегистрирована линия поглощения с максимумом при волновом числе Крез, значение которого увеличивалось при увеличении индукции В. При B=B1 получили Крез=1100 см-1, при В=В2 получили Крез=1300 см-1, при В=В3 получили Крез=1500 см-1. Подставив в выражение для Р значения индукции В и полученные из спектров поглощения значения λрез=(1/Крез), нашли средний магнитный момент наночастиц Р=(hcКрез/2В)=4,3*10-19Ам2. Это значение соответствует полученному другими методами.

Способ измерения магнитного момента однодоменных ферромагнитных наночастиц путем помещения наночастиц в однородное магнитное поле, отличающийся тем, что через раствор наночастиц пропускают луч инфракрасного электромагнитного излучения с меняющейся длиной волны λ и измеряют резонансную длину волны этого излучения λрез, при которой наблюдается линия поглощения энергии излучения, появляющаяся при действии на раствор магнитного поля с индукцией В, а магнитный момент наночастиц Р находят по формуле: Р=(hc/2Вλрез), где h - постоянная Планка, с - скорость света.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытаниям технических средств. Способ оценки технических средств на соответствие требованиям на восприимчивость к внешнему воздействующему электромагнитному излучению заключается в проведении испытаний в заданном диапазоне частот количественно ограниченной выборки технических средств и в сравнении результатов испытаний с критериальными показателями.

Изобретение относится к электромагнитным испытаниям технических средств. Способ оценки технических средств на соответствие требованиям по уровню излучаемого электромагнитного поля заключается в проведении измерений уровней электрической составляющей излучаемого электромагнитного поля в заданном диапазоне частот количественно ограниченной выборки технических средств и в сравнении результатов испытаний с критериальными показателями качества.

Изобретение относится к электрическим испытаниям транспортных средств. В способе испытаний электрооборудования автотранспортных средств на восприимчивость к внешнему электромагнитному полю испытываемое электрооборудование устанавливают в бортовую сеть транспортного средства и подвергают воздействию внешнего излучения с заданными параметрами.

Изобретение относится к метрологии, в частности к способам для измерения плотности потока энергии электромагнитного излучения от мобильного телефона. Измерения проводят в заданных точках, равномерно расположенных в плоскости, параллельной плоскости передней панели мобильного телефона, зафиксировав мобильный телефон напротив указанной плоскости на заданном расстоянии от нее, из полученных значений формируют матрицу распределения плотности потока энергии.

Изобретение относится к устройствам для бесконтактной внетрубной диагностики технического состояния подземных ферромагнитных нефтяных и газовых труб. Устройство для бесконтактной диагностики технического состояния подземных трубопроводов с возможностью калибровки в полевых условиях, содержащее узел датчиков постоянного магнитного поля, состоящий по меньшей мере из двух однокомпонентных датчиков, соединенных креплениями из немагнитного непроводящего материала, устройство сложения и вычитания сигналов постоянного магнитного поля, блок сбора данных и управления (БСДУ) и полевой компьютер, при этом дополнительно введены катушки с соленоидальными обмотками, создающими калибрующее переменное низкочастотное магнитное поле, расположенные в центральной части креплений датчиков из немагнитного непроводящего материала, блок прецизионных резисторов, генератор, измерительный блок, при этом катушки с соленоидальными обмотками с помощью бифилярного провода соединены с блоком прецизионных резисторов и генератором, кроме того, блок прецизионных резисторов соединен с БСДУ, который, в свою очередь, соединен с полевым компьютером.

Изобретение относится к области измерения и может быть использовано при измерении магнитных полей. Датчик магнитного поля содержит вентиль, чувствительный элемент, включающий в себя индуктивность L с сердечником и два резистора, триггер Шмитта, при этом в него дополнительно введены источник опорного напряжения, выходы которого подключены к прецизионному пороговому устройству с нижним и верхним порогами срабатывания, и к прецизионному формирователю напряжения, вход которого соединен с выходом вентиля, а выход подключен к чувствительному элементу, соединенному с прецизионным пороговым устройством с нижним и верхним порогами срабатывания, выход которого подключен к входу триггера Шмитта, выход которого является входом вентиля.

Изобретение относится к области магнитных измерений, в частности к приборам, предназначенным для измерений компонент и полного вектора индукции магнитного поля Земли, а также к средствам автоматизированного контроля магнитометров.

Изобретение относится к способам измерения магнитного поля и включает воздействие на кристалл карбида кремния гексагонального или ромбического политипа, содержащего спиновые центры с основным квадруплетным спиновым состоянием, вдоль его кристаллографической оси с симметрии сфокусированным лазерным излучением, переменным магнитным полем низкой частоты и постоянным магнитным полем.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля микроструктуры металлической мишени. Варианты реализации настоящего изобретения предоставляют электромагнитный датчик (400) для детектирования микроструктуры металлической мишени, содержащий магнитное устройство (410, 420) для предоставления возбуждающего магнитного поля, магнитометр (430) для детектирования результирующего магнитного поля, индуцированного в металлической мишени; и схему (450) калибровки для создания калибровочного магнитного поля для калибровки электромагнитного датчика.

Изобретение относится к модульной системе возбуждения для испытаний сердечника статора. Устройство возбуждения для высокоэнергетических испытаний сердечников (5) статоров электрогенераторов или двигателей, содержащее один или несколько модулей возбуждения, при этом каждый модуль возбуждения содержит обмотку (1-4) возбуждения и источник (10-13) питания и выполнен с возможностью проведения тока возбуждения через обмотку (1-4) возбуждения, при этом ток возбуждения через каждую обмотку (1-4) возбуждения способствует общему возбуждению сердечника (5) статора, при этом модуль возбуждения дополнительно содержит конденсатор (6-9), и источник (10-13) питания модуля возбуждения действует как источник тока на своем выходе.
Изобретение относится к технике защиты информации. Сущность изобретения заключается в том, что при получении сигнала о попытке несанкционированного проникновения к цифровому накопителю информации (ЦНИ) происходит возбуждение индуктора от заряженного емкостного накопителя. Магнитное поле индуктора возбуждает вихревые токи в электропроводящем якоре. Электродинамические силы отталкивания между индуктором и электропроводящим якорем обуславливают перемещение последнего вместе в направлении ЦНИ. При перемещении якорь через опорный участок толкает боек, который своим заостренным концом деформирует корпус ЦНИ. Магнитное поле индуктора воздействует на ЦНИ, уничтожая находящуюся на нем информацию. Магнитное поле индуктора воздействует на ферромагнитный якорь, вследствие чего на него действует электромагнитная сила притяжения и он начинает перемещаться в направлении индуктора. Перемещение ферромагнитного якоря начинается практически после того, как электропроводящий якорь остановился в массиве ЦНИ. При этом ферромагнитный якорь воздействует на упорную торцевую поверхностью конуса, вследствие чего боек дополнительно проникает в массив ЦНИ, необратимо деформируя его. Технический результат – упрощение конструкции и повышение надежности устройства, а также увеличение силы ударного воздействия на ЦНИ. 8 з.п. ф-лы, 21 ил.
Изобретение относится к устройству обнаружения магнитного материала, содержащегося в перемещающемся объекте контроля. Устройство обнаружения магнитного материала содержит удлиненные магниты и ферромагнитные тонкопленочные магниторезистивные элементы. Магниты расположены параллельно направлению оси Y и намагничены противоположно друг другу в направлении оси Z. Ферромагнитные тонкопленочные магниторезистивные элементы имеют соответствующие линейные сегменты, расположенные вдоль направления оси Y в плоскости подложки, расположенной на траектории магнитных силовых линий между магнитами, и изменяют свои сопротивления в ответ на изменение магнитного поля, направленного в направлении, ортогональном к направлению оси Y в плоскости подложки. Магниты прикладывают магнитное поле смещения меньшей напряженности, чем насыщенное магнитное поле ферромагнитных тонкопленочных магниторезистивных элементов, к ферромагнитным тонкопленочным магниторезистивным элементам соответственно в направлении, ортогональном к направлению оси Y в плоскости подложки. Технический результат – повышение точности обнаружения магнитного материала. 7 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение предназначается для измерения магнитных моментов однодоменных ферромагнитных наночастиц. Способ измерения магнитного момента однодоменных ферромагнитных наночастиц путем помещения наночастиц в однородное магнитное поле содержит этапы, на которых через раствор наночастиц пропускают луч инфракрасного электромагнитного излучения с меняющейся длиной волны λ и измеряют резонансную длину волны этого излучения λрез, при которой наблюдается линия поглощения энергии излучения, появляющаяся при действии на раствор магнитного поля с индукцией В, а магнитный момент наночастиц Р находят по формуле: Р, где h - постоянная Планка, с - скорость света. Технический результат – повышение точности определения магнитного момента наночастиц.

Наверх