RU2530463C2 - Method of magnetic moment measurement at samples with superconducting quantum interference device - Google Patents
Method of magnetic moment measurement at samples with superconducting quantum interference device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2530463C2 RU2530463C2 RU2012155277/28A RU2012155277A RU2530463C2 RU 2530463 C2 RU2530463 C2 RU 2530463C2 RU 2012155277/28 A RU2012155277/28 A RU 2012155277/28A RU 2012155277 A RU2012155277 A RU 2012155277A RU 2530463 C2 RU2530463 C2 RU 2530463C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- magnetometer
- magnetic moment
- magnetic
- samples
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для измерения переменных магнитных величин и может быть использовано при проведении магнитных измерений в следующих областях: физика магнитных явлений, палеомагнетизм, биомагнетизм.The invention relates to devices for measuring variable magnetic quantities and can be used for magnetic measurements in the following areas: physics of magnetic phenomena, paleomagnetism, biomagnetism.
СКВИД-магнитометр (магнитометр со сверхпроводящим квантовым интерференционным датчиком) представляет собой прибор для измерения магнитных полей и их градиентов. Его действие основано на эффекте Джозефсона [Кларк Дж. Принципы действия и применение СКВИДов. - ТИИЭР, 1989, т.77, №8, с.118-137].SQUID magnetometer (magnetometer with a superconducting quantum interference sensor) is a device for measuring magnetic fields and their gradients. Its action is based on the Josephson effect [Clark J. Principles of action and the application of SQUID. - TIIER, 1989, v.77, No. 8, p.118-137].
Известен способ измерения магнитного момента образцов на СКВИД-магнитометре, при котором образец на держателе продвигается через приемные катушки сверхпроводящего градиентометра, вторичная катушка которого индуктивно связана со СКВИДом. При этом происходит изменение магнитного потока, величина которого зависит от положения образца. Расположению образца по центру первой и второй приемных катушек соответствует два пика в выходном сигнале магнитометра. Величина обоих пиков измеряется цифровым вольтметром, а из суммарной величины пиков, определяющей число квантов магнитного потока, производится вычисление величины магнитного момента образца [Бароне А., Патерно Дж. Эффект Джозефсона: физика и применения: Пер. с англ. - М.: Мир, 1984. - 640 с.; С.510-512] (прототип).A known method of measuring the magnetic moment of samples on a SQUID magnetometer, in which the sample on the holder is advanced through the receiving coils of a superconducting gradiometer, the secondary coil of which is inductively coupled to SQUID. In this case, a change in the magnetic flux occurs, the magnitude of which depends on the position of the sample. The location of the sample in the center of the first and second receiving coils corresponds to two peaks in the output signal of the magnetometer. The magnitude of both peaks is measured by a digital voltmeter, and from the total magnitude of the peaks, which determines the number of quanta of the magnetic flux, the magnitude of the magnetic moment of the sample is calculated [Barone A., Paterno J. Josephson effect: physics and applications: Trans. from English - M .: Mir, 1984. - 640 p .; S.510-512] (prototype).
Недостатком известного способа является его высокие трудоемкость и сложность, так как для проведения одного измерения магнитного момента образца необходимо сначала произвести измерение величины каждого из двух пиков, затем провести ряд математических действий: определить суммарную величину пиков, сопоставить ее с числом квантов магнитного потока и, наконец, с учетом вклада в сигнал от держателя вычислить величину магнитного момента образца.The disadvantage of this method is its high complexity and complexity, since for one measurement of the magnetic moment of the sample, you must first measure the magnitude of each of the two peaks, then carry out a number of mathematical steps: determine the total magnitude of the peaks, compare it with the number of magnetic flux quanta, and finally , taking into account the contribution to the signal from the holder, calculate the magnitude of the magnetic moment of the sample.
Техническим результатом изобретения является усовершенствование и упрощение методики измерения магнитного момента образцов на СКВИД-магнитометре.The technical result of the invention is the improvement and simplification of the method for measuring the magnetic moment of samples on a SQUID magnetometer.
Технический результат достигается тем, что в способе измерения магнитного момента образцов на СКВИД-магнитометре, включающем механическое передвижение образца, новым является то, что перед началом измерения образец помещают на удалении от приемных катушек вверху, на выходе магнитометра устанавливают нулевое напряжение, затем образец передвигают вниз в положение несколько ниже верхней приемной катушки, при этом регистрируют максимальную величину U^y выходного напряжения магнитометра, исходя из которой определяют магнитный момент М образца по формулеThe technical result is achieved by the fact that in the method of measuring the magnetic moment of the samples on a SQUID magnetometer, including the mechanical movement of the sample, it is new that, before starting the measurement, the sample is placed at a distance from the receiving coils at the top, the voltage is set to zero at the output of the magnetometer, then the sample is moved down to a position slightly lower than the upper receiving coil, while recording the maximum value U ^ y of the output voltage of the magnetometer, based on which the magnetic moment M about formula aztsa
M=k·UМАХ-Мд,M = k · U MAX- M d ,
где k - калибровочная константа, Мд - вклад от держателя образца.where k is the calibration constant, M d is the contribution from the sample holder.
Сущность изобретения поясняется с помощью графических материалов. На фиг.1 представлена схема СКВИД-магнитометра. На фиг.2 приведена зависимость сигнала магнитометра от положения образца.The invention is illustrated using graphic materials. Figure 1 presents a diagram of a SQUID magnetometer. Figure 2 shows the dependence of the magnetometer signal on the position of the sample.
СКВИД-магнитометр содержит криостат 1, заполненный хладагентом 2, сверхпроводящий квантовый интерференционный датчик (СКВИД) 3, индуктивно связанный посредством вторичной катушки 4 со сверхпроводящим трансформатором 5 магнитного потока, приемные катушки 6, 7 которого включены по схеме градиентометра и расположены соосно с антидьюаром 8, в котором находится на держателе 9 исследуемый образец 10. Магнитное поле создается соленоидом 11. Соленоид 11, трансформатор 5, нижняя часть антидьюара 8 и СКВИД 3 заключены в сверхпроводящий экран 12 внутри криостата 1. СКВИД 3 подключен к электронному блоку 13, который своим выходом подключен к вольтметру 14. Выход блока 13 является выходом СКВИД-магнитометра.The SQUID magnetometer contains a
Измерение магнитного момента образцов на СКВИД-магнитометре проводится следующим образом.The measurement of the magnetic moment of the samples on a SQUID magnetometer is carried out as follows.
Криостат 1 заполняется хладагентом 2. Антидьюар 8 осуществляет тепловую развязку между хладагентом 2 и образцом 10, нагревом внутренней части антидьюара 8 устанавливается требуемое значение температуры образца 10. Пропусканием электрического тока через соленоид 11 устанавливается требуемое значение магнитного поля. Магниточувствительным датчиком магнитометра является СКВИДЗ. Экран 12 экранирует элементы устройства от внешних электромагнитных помех. Градиентометрическое включение приемных катушек 6,7 способствует подавлению помех, вызванных вариациями магнитного поля и микрофонным эффектом.The
Исследуемый образец 10 с помощью держателя 9 помещается на удалении от приемных катушек 6, 7 вверху (положение А). Посредством переключения режимов в блоке 13 на его выходе устанавливается нулевое напряжение. Существует несколько способов установить нулевое напряжение на выходе магнитометра. Один из таких способов заключается в обнулении интегратора, входящего в состав электронного блока 13, например, путем кратковременного замыкания между собой обкладок интегрирующего конденсатора. Гораздо более совершенен способ с применением в составе электронного блока 13 специального устройства для установки пуля, выполненного на основе устройства выборки-хранения и дифференциального усилителя [RU 2246119 С1, кл. G01R 33/035, опубл. 10.02.2005].The test sample 10 using the holder 9 is placed at a distance from the
Затем образец 10 на держателе 9 механически передвигается вниз в положение несколько ниже верхней приемной катушки 6 (положение Б). По мере перемещения образца 10 происходит изменение магнитного потока через катушки 6, 7, величина которого зависит от местоположения образца 10 (см. фиг.2). Наведенный сигнал передается во вторичную катушку 4 трансформатора 5, преобразуется СКВИДом 3 и поступает в электронный блок 13, в котором усиливается и проходит обработку. Напряжение U на выходе блока 13 регистрируется вольтметром 14. Выходной сигнал U магнитометра пропорционален изменению магнитного потока.Then, the sample 10 on the holder 9 moves mechanically down to a position slightly lower than the upper receiving coil 6 (position B). As the sample 10 moves, the magnetic flux changes through the
Когда образец 10 располагается по центру катушки 6, выходное напряжение магнитометра достигает своей максимальной величины UMAX. Из величины UMAX определяется магнитный момент М образца в соответствии с выражениемWhen the sample 10 is located in the center of the
M=k·UМАХ-Мд,M = k · U MAX- M d ,
где k - калибровочная константа, Мд - вклад от держателя образца.where k is the calibration constant, M d is the contribution from the sample holder.
Константа k определяется при калибровке магнитометра. Калибровка производится либо по образцу с известным магнитным моментом, либо по эталонной катушке с током. Вклад Мд от держателя определяется при измерении пустого держателя при условиях, идентичных условиям измерения исследуемого образца.The constant k is determined during the calibration of the magnetometer. Calibration is performed either on a sample with a known magnetic moment, or on a reference coil with current. The contribution M d from the holder is determined when measuring an empty holder under conditions identical to the measurement conditions of the test sample.
Claims (1)
M=k·UМАХ-Мд,
где k - калибровочная константа, Мд - вклад от держателя образца. A method for measuring the magnetic moment of samples on a SQUID magnetometer, including mechanical movement of the sample, characterized in that before the measurement starts the sample is placed at a distance from the receiving coils at the top, the voltage is set to zero at the output of the magnetometer, then the sample is moved down to a position slightly lower than the upper receiving coil, in this case, the maximum value U MAX of the output voltage of the magnetometer is recorded, based on which the magnetic moment M of the sample is determined by the formula
M = k · U MAX- M d ,
where k is the calibration constant, M d is the contribution from the sample holder.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012155277/28A RU2530463C2 (en) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | Method of magnetic moment measurement at samples with superconducting quantum interference device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012155277/28A RU2530463C2 (en) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | Method of magnetic moment measurement at samples with superconducting quantum interference device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012155277A RU2012155277A (en) | 2014-06-27 |
RU2530463C2 true RU2530463C2 (en) | 2014-10-10 |
Family
ID=51215878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012155277/28A RU2530463C2 (en) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | Method of magnetic moment measurement at samples with superconducting quantum interference device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2530463C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1531669A1 (en) * | 1987-04-10 | 1996-02-27 | Н.И. Алексеев | Method of measurement of magnetic field |
SU1632171A1 (en) * | 1989-10-14 | 1996-05-27 | А.В. Силантьев | Method of determination of electromagnetic parameters of substance |
WO1998007043A1 (en) * | 1996-08-12 | 1998-02-19 | The Manchester Metropolitan University | Method of and apparatus for torque magnetometry |
US5923166A (en) * | 1996-04-30 | 1999-07-13 | Tau Sensors Llc | Electrically insulating cantilever magnetometer with mutually isolated and integrated thermometry, background elimination and null detection |
-
2012
- 2012-12-19 RU RU2012155277/28A patent/RU2530463C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1531669A1 (en) * | 1987-04-10 | 1996-02-27 | Н.И. Алексеев | Method of measurement of magnetic field |
SU1632171A1 (en) * | 1989-10-14 | 1996-05-27 | А.В. Силантьев | Method of determination of electromagnetic parameters of substance |
US5923166A (en) * | 1996-04-30 | 1999-07-13 | Tau Sensors Llc | Electrically insulating cantilever magnetometer with mutually isolated and integrated thermometry, background elimination and null detection |
WO1998007043A1 (en) * | 1996-08-12 | 1998-02-19 | The Manchester Metropolitan University | Method of and apparatus for torque magnetometry |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
"Физические методы исследования конструкционных наноматериалов", учебно-методический комплекс дисциплины, Введенский В.Ю., МИСиС, Москва 2010, стр. 147-151. "XXXVI совещание по физике низких температур, Санкт-Петербург, 2-6 июля 2012, тезисы докладов". "Исследование магнитных свойств монокристаллов CoSi", В.Н. Нарожный, . В.Н. Краснорусский, стр. 67. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012155277A (en) | 2014-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yang et al. | A giant magneto resistive (GMR) effect based current sensor with a toroidal magnetic core as flux concentrator and closed-loop configuration | |
Stupakov | System for controllable magnetic measurement with direct field determination | |
Yang et al. | A new compact fluxgate current sensor for AC and DC application | |
CN104851580B (en) | Gapped core-type Rogowski coil transformer based on magnetic potentiometer compensation | |
CN205826736U (en) | A kind of high accuracy single-turn cored structure formula electric current Online Transaction Processing | |
CN103344926B (en) | A kind of magnetoelectric material magnetic performance synchronous testing device | |
CN102645640A (en) | Method for measuring ferromagnetic element residual magnetic flux by using direct current method | |
Meredith et al. | Application of a SQUID magnetometer to NMR at low temperatures | |
RU2530463C2 (en) | Method of magnetic moment measurement at samples with superconducting quantum interference device | |
CN210803568U (en) | Alternating current sensor | |
CN106546348A (en) | A kind of superconducting coil temperature measuring equipment | |
Ma et al. | Rogowski coil for current measurement in a cryogenic environment | |
Quach et al. | Low temperature magnetic properties of Metglas 2714A and its potential use as core material for EMI filters | |
CN102998522B (en) | A kind of current measuring device and method | |
CN105548668A (en) | Method for measuring critical current density of superconducting material | |
Doan et al. | Magnetization measurement system with giant magnetoresistance zero-field detector | |
Swanson et al. | Diaphragm magnetometer for dc measurements in high magnetic fields | |
RU2613588C1 (en) | Method of determining magnetising field strength in magnetometers with superconducting solenoid | |
CN109597007A (en) | Half open type device, measuring system and measurement method for the detection of non-orientation silicon steel magnetic property | |
RU143663U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF A LIQUID | |
Boley et al. | Capacitance bridge measurements of magnetostriction | |
CN110244132A (en) | The non-calibrating test device and test method of superconducting tape ac magnetization loss | |
CN203881921U (en) | Magnetic parameter measuring device for magnetic material | |
RU122777U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF A LIQUID | |
Prasad et al. | A versatile AC mutual inductance bridge |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171220 |