Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперементе - Лагутин А.С.
ISBN: 5-283-03910-2
Скачать (прямая ссылка):
проводились при температурах, немного превышающих 77 К; чувствительным
элементом датчика служила совокупность пластин из пьезокерамики ЦТС-19,
которые размещались вне области СМП при комнатной температуре (рис.
4.36). Образец и датчик связаны кварцевой трубкой, которая передает
усилие, действующее на образец в магнитном поле, чувствительному
элементу. Способ подключения пластин показан на разрезе. При таком
включении пьезоэлементов датчик реагирует только на крутящий момент,
стремящийся повернуть образец вокруг оси кварцевого стержня. Усилия, под
действием которых образец может смещаться перпендикулярно оси стержня и
которые обусловлены вибрациями, втягиванием образца в неоднородное поле
соленоида и другими причинами, создают на электродах пьезоэлементов
заряды, компенсирующие друг друга. Для правильного воспроизведения
зависимости крутящего момента от магнитной индукции необходимо, чтобы
период собственных крутильных колебаний датчика был значительно меньше
длительности импульса поля. Чувствительность уста-
145
Рис. 4.36. Схема установки для измерения крутящего момента магнетика в
импульсном магнитном поле:
1 - пьезоэлементы (знаками плюс и минус на разрезе показано направление
их поляризации) ; 2 - обоймы; 3 - лимб; 4 - держатель; 5 - R С-цепочка; б
-осциллограф; 7, 10 - секции соленоида; 8 - датчик поля; 9 - образец; 11
- конденсаторная батарея; 12- цанга; 13 - кварцевый стержень
новки сильно зависит от типа и размера пьезоэлементов и в данном случае
[163] составляет 2 • Ю-5 Дж. Дальнейшее развитие эта методика получила в
[164].
В.И. Силантьевым [132] описан датчик, пригодный для измерений крутящего
момента в СМП при низких температурах и в значительной мере свободный от
недостатков, присущих методам выносных датчиков. В п. 4.3.4 отмечалось,
что чувствительность кварцевой пластины к механическим нагрузкам зависит
от того, в какой плоскости пластина вырезана. В данном случае
использовался монокристалл кварца; пьезодатчик представлял собой
кристалл-столбик с металлическими константами, нанесенными на четыре из
восьми его граней (рис. 4.37). Кристалл одним концом наклеивался на
держатель, на другой конец кристалла крепился образец-пластина. При такой
ориентации его осей изгибные деформации, возникающие при действии
пондеромоторных сил на образец, 146
Рис. 4.37. Датчик для измерения крутящего момента в импульсных магнитных
полях (с) и чувствительный элемент датчика (б) :
I, 3 - костяные пластины; 2 - монокристалл кварца; 4 - образец; 5 -
электроды; Z - ось третьего порядка; X - ось второго порядка
монокристалла кварца [1321
слабо влияют на сигнал с датчика. Напряжение с кварцевого кристалла,
пропорциональное деформации датчика при повороте образца, подавалось на
электрометрический каскад с высоким входным сопротивлением (R "з 1011
Ом). Оно подбиралось таким, чтобы RC> т00 (в данном случае т00 ~ 0,01 с),
где С- сумма емкостей подводящего кабеля и кристалла (около 100 пФ). С
электрометрического каскада сигнал поступал на осциллограф. Градуировка
проводилась либо по известному образцу, либо наложением известного
крутящего момента. Относительная погрешность этого метода при абсолютных
измерениях составляла около 10%. Как и в способе измерения
магнитострикции контактным пьезодатчиком, при измерениях крутящего
момента с помощью кварцевого датчика перед экспериментатором встают
проблемы, связанные, например, с малой емкостью датчика и его креплением,
- пути их решения аналогичны рассмотренным ранее.
4.3.6. Магнитооптические исследования. Под магнитооптическими эффектами в
широком смысле понимают явления, имеющие место при взаимодействии
электромагнитного излучения со средой в присутствии внешнего магнитного
поля, не связанного с полем падающей на образец электромагнитной волны,
или при наличии в среде спонтанной магнитной структуры. Используемый при
этом диапазон длин волн излучения включает в себя не только видимую,
инфракрасную и ультрафиолетовую области спектра, но также
субмиллиметровый, миллиметровый и сантиметровый диапазоны.
В исследованиях, проводимых с помощью импульсных СМП, изучается ряд
различных магнитооптических явлений;
эффект Фарадея - вращение плоскости поляризации света, когда луч света
распространяется параллельно направлению внешнего поля;
эффекты Зеемана, Пашена-Бака и другие магнитоспектральные эффекты,
заключающиеся в изменении частоты света, излучаемого веществом, во
внешнем магнитном поле;
f /
магнитное двулучепреломление (эффект Коттона-Мутона, или Фогта) -
преобразование плоскополяризованного света в эллиптически поляризованный
при распространении света поперек поля;
альфвеновские волны в полупроводниках - слабозатухающие электромагнитные
волны (подробнее - см., например, [141]).
Магнитооптические измерения составляют, пожалуй, одну из наиболее
''популярных" областей исследования свойств веществ в полях с Вт > 100
Тл. Это объясняется прежде всего хорошей защищенностью измерительных
