Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперементе - Лагутин А.С.
ISBN: 5-283-03910-2
Скачать (прямая ссылка):
которая пересчитывала напряжение разбаланса в относительное удлинение
образца, после чего результаты эксперимента выводились на
графопостроитель (рис. 4.29). Импульсный соленоид имел рабочее отверстие
диаметром 15 мм, в которое помещался аппендикс гелиевого дьюара с
внутренним диаметром 12 мм.
Выносной пьезодатчик. Проводить измерения магнитострикции таким способом
в импульсных СМП было предложено Б.К. Пономаревым и Р.З. Левитиным [160].
Этот метод затем не раз совершенствовался, и мы рассмотрим один из
последних вариантов (рис. 4.30) [161]. Образец в виде куба размером 2,5 х
2,5 х 2,5 мм приклеивался клеем БФ-2 к кварцевой пробке, которая по
притертой конической поверхности склеивалась с толстостенной кварцевой
трубкой длиной 10-15 см, что обеспечивало достаточную жесткость системы и
в то же время позволяло вывести измерительную часть датчика иэ области
СМП и низких температур. В свою очередь кварцевая трубка с помощью
приклеенной резьбовой муфты жестко скреплялась с корпусом датчика -
круглой биморфной пьезокерамической мембраной, соединенной цанговым
зажимом с тонкой кварцевой трубкой, которая предварительно приклеивалась
к верхней грани образца. Мембрана состояла из двух склеенных колец
пьезокерамики ЦТС-19, причем электрические выводы с них подключались
навстречу друг другу. Деформация образца, передаваемая кварцевой трубкой
на мембрану, приводила к ее изгибу. Получаемый в результате этого
электрический сигнал усиливался электрометрическим каскадом и подавался
на пластины вертикального отклонения регистрирующего осциллографа, на
пластины горизонтального отклонения которого поступал сигнал,
пропорциональный В (г). Получение температур от 77 до 300 К
обеспечивалось погружением всей стеклянной части датчика в обший с
соленоидом азотный дьюар и регулировкой тока, подаваемого на нагреватель,
намотанный поверх толстостенной кварцевой трубки.
Чувствительность этого метода к смещению поверхности образца составляла
10'8 см. Градуировка аппаратуры производилась по эталонному образцу из
электролитического никеля.
К достоинствам такого метода измерения магнитострикции следует отнести
высокую чувствительность, температурную стабильность, хо-
137
Рис. 4.29. Результаты измерения магнитострикции Co088Ni012S2 с помощью
контактного емкостного датчика. Графики построены по данным, выведенным
из ОЗУ РОП [159]
Рис. 4.30. Схема установки для измерения магнитострикции методом
выносного пьезодатчика [161]:
1 - кварцевая пробка; 2 - датчик поля; 3 - образец; 4,5 - кварцевые
трубки; б - резьбовая муфта; 7 - биморфная пьезокерамическая мембрана; 8
- цанговый зажим; 9 - выводы термопары; 10 - осциллограф; 11 - корпус
датчика; 12 - соленоид
рошую воспроизводимость результатов (благодаря неизменности
чувствительного элемента). Однако он имеет ряд недостатков, характерных
впрочем и для метода выносного конденсатора. Во-первых, сравнительно
низкая (около 10 кГц) собственная частота продольных колебаний кварцевых
трубок делает невозможным измерение скачкообразных деформаций, как
правило, сопровождающих фазовые переходы первого рода или близкие к ним.
Во-вторых, невозможно полностью исключить влияние пондеромоторных сил,
вызывающих втягивание, вращение или изгиб частей датчика в полях с Вт >
ЮТл. В-третьих, конструктивные особенности датчика, а именно
невозможность значительно уменьшить диаметр внешней трубки без потери
жесткости системы, сильно затрудняют его использование при
низкотемпературных (Т < 77 К) измерениях в СМП, так как в рабочей полости
импульсного соленоида необходимо разместить и сам датчик, и аппендикс
гелиевого дьюара.
От этих недостатков свободен метод контактного пьезодатчика (как и
описанный выше метод контактного емкостного моста).
Контактный пьезодатчик. Этот способ измерения магнитострикции основан на
регистрации электрического напряжения, которое
138
возникает на обкладках пьеэодатчика, наклеенного на образец, при
деформациях датчика (см., например, [132]). Материал датчика должен
обеспечивать высокую чувствительность к малым деформациям и вместе с тем
иметь слабую температурную зависимость пьезоупругих модулей, а
коэффициенты теплового расширения датчика и исследуемого образца { должны
быть по возможности близки друг другу (чтобы слой клея не | трескался).
При изучении свойств значительного числа диэлектриков, всем этим
требованиям отвечает монокристаллический кварц (Si02),| поэтому
остановимся подробнее на принципах действия кварцевого кон-! тактного
пьезодатчика.
При деформациях образца в магнитном поле деформируется и квар-, девая
пластина с напыленными на ее рабочие поверхности электродами. В
результате пьезоэффекта в кварце возникает поляризация Р,
пропорциональная деформации кварца е,у. Напряжение U0, связанное с
появлением на кварце эквивалентного заряда Q0, поступает на вход
электрометрического усилителя, а затем на регистрирующее устройство.
Поляризация в кварце
