SU721665A1 - Method of determining angular position of a specimen in radio spectrometer - Google Patents

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при проведении исследований различных анизотропных явлений в твердом теле, в частности, методами ядерного, электронного, ферромагнитного, циклотронного резонанса и др.The invention relates to a control and measuring technique and can be used to conduct research on various anisotropic phenomena in a solid, in particular, by methods of nuclear, electronic, ferromagnetic, cyclotron resonance, etc.

Известны способы контролируемого поворота исследуемого образца по отношению к внешнему магнитному полю и линейнополяриэованному возбуждающему полю (электромагнитному, акустическому и т.п.) при помощи более или менее жестких тяг, шестеренчатых или червячных передач и других кинематических элементов, которые одновременно выполняют две функции - передачу вращения и отсчет угла поворота.Known methods for controlled rotation of the test sample with respect to the external magnetic field and linearly polarized exciting field (electromagnetic, acoustic, etc.) using more or less rigid rods, gear or worm gears and other kinematic elements that simultaneously perform two functions - transmission rotation and rotation angle reference.

Недостатком известного способа 70 является его относительная механическая сложность и зависимость точности отсчета углов от геометрических размеров устройства.A disadvantage of the known method 70 is its relative mechanical complexity and the dependence of the accuracy of the readout of the angles from the geometric dimensions of the device.

Наиболее близким к предложенному является способ определения углов поворота образца в радиоспектрометре, заключающийся в том, что размещают на предметном столике радиоспектрометра чувствительный элемент, вэа- 30 имодействующий с магнитным и электромагнитным полем радиоспектрометра. В качестве чувствительного элемента обычно выбирается частотный датчик суммарного магнитного поля в виде катушек Гельмгольца и рамочного возбудителя.Closest to the proposed one is a method for determining the rotation angles of a sample in a radio spectrometer, which consists in placing a sensitive element on the stage of the radio spectrometer, which interacts with the magnetic and electromagnetic fields of the radio spectrometer. The frequency sensor of the total magnetic field in the form of Helmholtz coils and a frame exciter is usually selected as a sensitive element.

Недостатком известного способа .Q является низкая точность измерения угла поворота образца в малом измерительном объеме, так как для его осуществления необходимо создание высокооднородного магнитного поля, действующего на частотный датчик. Это, в свою Очередь, требует высокой точности изготовления рамочного возбудителя и относительно большой его площади по сравнению с рабочим телом датчика, объем которого при использовании, например, явления ЯМР сам по себе может достигать нескольких см^The disadvantage of the known method .Q is the low accuracy of measuring the angle of rotation of the sample in a small measuring volume, since its implementation requires the creation of a highly homogeneous magnetic field acting on the frequency sensor. This, in turn, requires high precision manufacturing of the frame exciter and its relatively large area in comparison with the working fluid of the sensor, the volume of which, when using, for example, the NMR phenomenon, can reach several cm ^

Целью изобретения является повышение точности измерения угловых перемещений образца в радиоспектрометре .The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the angular displacements of a sample in a radio spectrometer.

Указанная цель достигается тем, что используют в качестве чувствитель ного элемента кристалл двухосного антиферрсмагнетика, изменяют угловую ориентацию магнитного поля радиоспектрометра до совпадения с осью чувствительности антиферромагнетика, о совпадении с которой судят по изменению формы линии антиферромагнитного резонанса антиферромагнетика, а угловое пЬложение образца определяют по углу поворота магнитного поля В качестве чувствительного элемента используют кристалл СиС?_г 2Ή_&0.This goal is achieved by using a crystal of a biaxial antiferromagnet as a sensitive element, changing the angular orientation of the magnetic field of the radio spectrometer to coincide with the sensitivity axis of the antiferromagnet, which is judged by the change in the shape of the antiferromagnetic resonance line of the antiferromagnet, and the angular position of the sample is determined by the rotation angle magnetic field. Is a CuC crystal used as a sensitive element? _g 2Ή _& 0.

На чертеже представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.The drawing shows a diagram of a device for implementing the proposed method.

Устройство содержит предметный столик 1 с расположенным на нем кристалл-датчик см 2, установленные между башмаками магнита 3. Ось магнитной симметрии кристалл-датчика расположена в плоскости вращения магнита 3. Посредством системы механических передач (на чертеже не показаны) предметный столик 1 может поворачиваться по отношению к расположенной снаружи внешней шкалы 4 грубого отсчета величины угла поворота. Магнит .3 жестко связан с собственной шкалой 5 большого размера, снабженной нониусом 6.The device comprises a stage 1 with a cm-2 crystal sensor located between the shoes of the magnet 3. The axis of magnetic symmetry of the crystal is located in the plane of rotation of the magnet 3. By means of a mechanical transmission system (not shown), the stage 1 can be rotated along relative to the outer scale 4 of the rough reading of the angle of rotation. The .3 magnet is rigidly connected to its own large scale 5, equipped with a vernier 6.

Способ определения углового положения осуществляется следующим образом .The method of determining the angular position is as follows.

Производится пробная запись линии поглощения от кристалл-датчика при ряде положений магнита 3 в диапазоне углов от - Ψ до + Т где Ч* — чгол между осью магнитной симметрии кристалла и направлением магнитного поля. Положение магнита по отношению к кристаллу, соответствующее V = 0, определяется по симметрии линии поглощения. Число пробных записей зависит от требуемой точности отсчета угла. Отсчет угла ведется по связанной с магнитом шкале 5 с использованием неподвижного нониуса 6. Для ускорения процесса измерения ось симметрии кристалла грубо, с точностью до нескольких градусов, может предварительно ориентироваться по магнитному полю поворотом на необходимый угол столика 1 по отношению к шкале 4. При необходимости изменить ориентацию предметного столика 1 он поворачивается вместе с кристалл-датчиком 2 на необходимый угол, отсчитывае мый по грубой шкале 4. Точное же определение угла поворота столика осуществляется, как описано выше, путем проведения пробных записей. При этом ориентация кристалл-датчика 1 по отношению к направлению магнитного поля Н возвращается к исходному положению, т.е. *=0. Абсолютная величина угла поворота определяется как разность между показаниями шкалы 5, соответствующими величинеТ-0.A test recording of the absorption line from the crystal sensor is carried out at a number of positions of magnet 3 in the range of angles from - Ψ to + T where * * is the angle between the axis of magnetic symmetry of the crystal and the direction of the magnetic field. The position of the magnet with respect to the crystal, corresponding to V = 0, is determined by the symmetry of the absorption line. The number of test records depends on the required angle accuracy. The angle is counted on a scale 5 connected with the magnet using a fixed nonius 6. To accelerate the measurement process, the crystal axis of symmetry can roughly, with an accuracy of several degrees, be preliminarily oriented along the magnetic field by turning the necessary angle of table 1 with respect to scale 4. If necessary change the orientation of the stage 1, it rotates together with the crystal sensor 2 by the required angle, measured on a rough scale 4. The exact determination of the angle of rotation of the stage is carried out as described on the above, by carrying out test records. In this case, the orientation of the crystal sensor 1 with respect to the direction of the magnetic field H returns to its original position, i.e. * = 0. The absolute value of the angle of rotation is determined as the difference between the readings of the scale 5 corresponding to the value of T-0.

Этим способом возможен точный отсчет угла поворота исследуемого образца, помещенного на предметный столик, по отношению к поляризации облучающего поля, направлению оптической накачки или направлению ультразвукового возбуждения и другим внешним условиям. Эти направления остаются фиксированными в процессе эксперимента и при отсчете угла так же, как положение грубой шкалы 4 и нониуса 6. В экспериментах с магнитным полем (ЭПР, ЯМР, ФМР, ΑΦΜΡ и др.) один и тот же магнит может использоваться и для протяжки поля Н, и для отсчета угла описанным способом.In this way, an accurate reading of the angle of rotation of the test sample placed on the stage with respect to the polarization of the irradiating field, the direction of optical pumping, or the direction of ultrasonic excitation and other external conditions is possible. These directions remain fixed during the experiment and when counting the angle in the same way as the position of the rough scale 4 and nonius 6. In experiments with a magnetic field (EPR, NMR, FMR, ΑΦΜΡ, etc.), the same magnet can also be used for drawing field H, and for reading the angle in the manner described.

Claims (2)

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при проведении исследований различных анизотропных  влений в твердом теле, в частности , методами  дерного, электронного , ферромагнитного, циклотронного резонанса и др. Известны способы контролируёмогр поворота исследуемого образца по отношению к внешнему магнитному полю и линейнопол ризованнсму возбуждающему полю (электромагнитному, акусти . ческсму и т.п.) при помоци более или менее жестких т г, шестеренчатых или черв чных передач и других кинематических элементов, которые сщновременно выполн ют две функции - переда чу вращени  и отсчет угла поворота. Недостатком известного способа  вл етс  его относительна  механичес ка  сложность и зависимость точности отсчета углов от геометрических размеров устройства. Наиболее близким к предложенному  вл етс  способ определени  углов поворота образца в радиоспектрометре заключающийс  в том, что размещают на предметном столике радиоспектрометра чувствительный элемент, взаимодействующий с магнитным и электромагнитным полем радиоспектрометра . Б качестве чувствительного элемента обычно выбираетс  частотный датчик суммарного магнитного полл в виде катушек Гельмгольца и рамочного возбудител . Недостатком известного способа  вл етс  низка  точность измерени  угла поворота образца в малом измерительном объеме, так как дл  его осуществлени  необходимо создание высокооднородного магнитного пол , действующего на частотный датчик. Это, в сво о очередь, требует высокой точности изготовлени  рамочного Возбудител  и относительно большой его площади по сравнению с рабочим телом датчика, объем которого при использовании, например,  влени  ЯМР сам по себе может достигать нескольких см Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  угловьос перемещений образца в радиоспектрометре . Указанна  цель достигаетс  тем, что используют в качестве чувствительного элемента кристалл двухосного антиферромагнетика, измен ют угловую ориентацию магнитного пол  радиоспектрометра до совпадени  с осью чувствительности антиферрсмагнетика о совпадении с которой суд т по изменению формы линии антиферромагнит ного .резонанса антиферромагнетика, А угловое пЬложение образца определ ют по углу поворота магнитного по В качестве чувствительного элемента используют кристалл СиС 2Н На чертеже представлена схема устройства дл  осуществлени  предла гаемого способа. Устройство содержит предметный столик 1 с расположеннымна нем кри талл-датчиком 2, установленные межд башмакс1ми магнита 3. Ось магнитной симметрии кристалл-датчика располож на в плоскости вращени  магнита 3. Посредством системы механических передач (на чертеже не показаны) предметный столик 1 может поворачиватьс  по отношению к расположенной снаружи внешней шкалы 4 грубого отсчета величины угла поворота. Магни . 3 жестко св зан с собственной шкало 5 большого Е азмера, снабженной нониусом 6. Способ определени  углового поло жени  осуществл етс  следующим обра зом . Производитс  пробна  запись лини поглощени  от кристалл-датчика при р де положений магнита 3 в диапазон углов от - Ч до + Ч где к - УГОЛ между осью магнитной симметрии кристалла и направлением магнитного пол . Положение магнита по отношению к кристаллу, соответствующее V о, определ етс  по симметрии линии поглощени . Число пробных записей зависит от требуемо точности отсчета угла. Отсчет угла ведетс  по св занной с магнитом шкале 5 с использованием неподвижного нониуса б. Дл  ускорени  процесса измерени  ось симметрии кристалла грубо, с точностью до несколь ких градусов, может предварительно ориентироватьс  по магнитному полю поворотом на необходимый угол столика 1 по отношению к шкале 4. При необходимости изменить ориентацию предметного столика 1 он поворачиваетс  вместе с кристалл-датчиком 2 на необходимый угол, отсчитываемый по грубой шкале 4. Точное же определение угла поворота столика осуществл етс , как описано выше, путем проведени  пробных записей. При этом ориентаци  кристалл-датчика 1 по отношению к направлению магнитного пол  Н возвращаетс  к исходному положению, т.е. н- о. Абсолютна  величина угла поворота определ етс  как разность между показани ми шкалы 5, соответствующими величине . Этим способом возможен точный отсчет угла поворота исследуемого образца , помещенного на предметный с голик, по отношению к пол ризации облучающего пол , направлению оптической накачки или направлению ультразвукового возбух дени  и другим внешним услови м. Эти направлени  остаютс  фиксированными в процессе эксперимента и при отсчете угла так же, как положение грубой шкалы 4 и нониуса 6. в экспериментах с магнитным полем (ЭПР, ЯМР, ФМР, АФМР и др.) один и тот же магнит может использоватьс  и дл  прот жки пол  Н, и дл  отсчета угла описанным способом. Формула изобретени  1, Способ определени  углов поворота образца в радиоспектрометре, заключающийс  в том, что размещают на предметном столике радиоспектрометра чувствительный элемент, взаимодействующий с магнитньом и электромагнитным полем радиоспектрометра, отличающийс   тем, что, с целью повышени  точности, используют в качестве чувствительного элемента кристалл.двухосного антиферромагнетика , измен ют угло-,ую ориентацию магнитного пол  радиоспектрометра до совпадени  с осью чувствительности антиферромагнетика, о совпадении с которой суд т по изменению формы линии антиферромагнитного резонанса антиферр омагнетика, а угловое положение образца определ ют по углу поворота магнитного пол . The invention relates to instrumentation technology and can be used to conduct studies of various anisotropic phenomena in a solid, in particular, by methods of nuclear, electronic, ferromagnetic, cyclotron resonance, etc. The known methods of controlling the rotation of the sample under investigation with respect to an external magnetic field and linear field to the exciting field (electromagnetic, acoustic, etc.) with more or less rigid tg, gear or worm gears and other kinematis These elements, which simultaneously perform two functions — rotational transmission and rotation angle reading. The disadvantage of this method is its relative mechanical complexity and the dependence of the accuracy of the reference angles on the geometric dimensions of the device. The closest to the proposed method is to determine the angles of rotation of the sample in a radio spectrometer, which consists in placing a sensitive element on the stage of the radio spectrometer that interacts with the magnetic and electromagnetic field of the radio spectrometer. A frequency sensor for the total magnetic field in the form of a Helmholtz coil and a frame exciter is usually chosen as the sensitive element. The disadvantage of this method is the low accuracy of measurement of the angle of rotation of the sample in a small measuring volume, since for its implementation it is necessary to create a highly uniform magnetic field acting on the frequency sensor. This, in turn, requires high precision manufacturing of the frame exciter and its relatively large area as compared with the sensor working medium, the volume of which, by using, for example, NMR phenomena, can by itself reach several cm. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring angular movements. sample in the radio spectrometer. This goal is achieved by using a biaxial antiferromagnet crystal as a sensitive element, changing the angular orientation of the magnetic field of a radio spectrometer until it coincides with the axis of sensitivity of the antiferromagnet and is determined by changing the shape of the antiferromagnetic line of the antiferromagnet, and the sample angular position is determined on the angle of rotation of the magnetic circuit. As a sensitive element, the crystal CIC 2H is used. The drawing shows the scheme of the device for impl Proposition ticipate Ai method. The device contains an object table 1 with a crystal sensor 2 located between them, mounted between the magnet 3. The magnetic sensor axis of the crystal sensor is located in the plane of rotation of the magnet 3. By means of a mechanical gear system (not shown), the object table 1 can be rotated relative to the outside outer scale 4 rough reading of the angle of rotation. Magni. 3 is rigidly associated with its own scale 5 of a large E size, equipped with a vernier 6. The method for determining the angular position is as follows. A trial recording of the absorption line from the crystal sensor is made at a number of positions of the magnet 3 in the range of angles from - H to + H where k is the ANGLE between the axis of magnetic symmetry of the crystal and the direction of the magnetic field. The position of the magnet with respect to the crystal, corresponding to V o, is determined by the symmetry of the absorption line. The number of trial records depends on the required accuracy of the angle reading. The angle is measured on a scale 5 associated with the magnet using a fixed vernier b. In order to accelerate the measurement process, the axis of symmetry of the crystal can be roughly, up to several degrees, pre-oriented in the magnetic field by rotating the required angle of table 1 relative to scale 4. If necessary, change the orientation of subject table 1, it rotates together with crystal sensor 2 the required angle is calculated on a coarse scale 4. The exact determination of the angle of rotation of the table is carried out, as described above, by conducting test records. In this case, the orientation of the crystal sensor 1 with respect to the direction of the magnetic field H returns to the initial position, i.e. n- o The absolute value of the angle of rotation is defined as the difference between the indications of the scale 5 corresponding to the value. This method makes it possible to accurately measure the angle of rotation of the test sample placed on the target with respect to the polarization of the irradiating field, the direction of optical pumping or the direction of the ultrasonic excitation and other external conditions. These directions remain fixed during the experiment and when reading the angle the same as the position of the coarse scale 4 and vernier 6. in experiments with a magnetic field (EPR, NMR, FMR, AFMR, etc.) the same magnet can be used both for drawing a field H and for reading the angle described with benefit. Claim 1, A method for determining the angles of rotation of a sample in a radio spectrometer, consisting in placing a sensitive element on a stage of a radio spectrometer that interacts with a magnetic and electromagnetic field of a radio spectrometer, characterized in that a crystal is used as a sensitive element. biaxial antiferromagnet, change the angular and th orientation of the magnetic field of the radio spectrometer to coincide with the axis of sensitivity of the antiferromagnet, about the same And with which one is judged by the change in the line shape of the antiferromagnetic resonance of the antiferro magnetic, and the angular position of the sample is determined by the angle of rotation of the magnetic field. 2. Способ по П.1, о т л и ча ющ и и с   тем, что, в качестве чувствительного элемента используют кристалл СиСе, - 2Н20.2. The method according to Claim 1, about tl and tea, and also with the fact that, as a sensitive element, a Ces crystal is used — 2H20.