Гельмгольца катушка

Разработаны наружные управляющие устройства и записывающие системы, которые допускают быстрое полуавтоматическое выполнение различных операций. Маленький, хорошо экранированный подковообразный постоянный магнит через боковой отросток на внешней оболочке установки приводит в движение никелевый рычаг. Последний с помощью небольшого вертикального молибденового стержня связан непосредственно с фарадеевским коллектором, так что коллектор можно поворачивать вокруг вертикальной оси, проходящей через плоскость кристалла и падающий пучок электронов. Магнит окружают магнитным экраном, чтобы воспрепятствовать взаимодействию его поля с падающими или дифрагированными электронами, а поле Земли компенсируют посредством катушки Гельмгольца. Магнит устанавливают таким образом, чтобы его можно было вращать электромотором через особое приводное устройство со шкивом. Подобное устройство используют для передвижения пера самописца Вариана. Механизм этого мотора синхронизован с механизмом быстродействующего самопишущего потенциометра Брауна, так что горизонтальное смещение пера самописца сопряжено с угловым смещением фарадеевского коллектора. Сигнал с фарадеевского коллектора подают на вход вибрационного электрометра, показания которого записывают на диаграммной ленте самописца. Таким образом, самопишущий потенциометр позволяет записывать интенсивность дифракционного потока как функцию углового смещения. На рис. 2 приведены типичные диаграммы. Малая инерционность самописца делает возможным получение кривой, отвечающей полному повороту, за 30 сек. По окончании записи каждой кривой коллектор автоматически быстро возвращается в исходное положение. Начальное напряжение можно подобрать вручную в промежутке между записями кривых. Таким способом полную дифракционную картину по [c.323]

Формулы (70) и (72) — (74) для индуктивности, сопротивления и импеданса соответственно относятся к одной из катушек Гельмгольца. Их нужно поделить или умножить на 2, в зависимости от того, соединены катушки параллельно или последовательно. [c.236]

Мгц с частотомером. В ЯМР-спектрометре, работающем на частотах 25—90 кгц, применены ( -метр [171, 172], демодулятор, синхронный детектор и три усилителя, один из которых — усилитель постоянного тока. Магнитное поле создавалось катушками Гельмгольца, питающимися от стабилизатора тока [173]. Модуляция магнитного поля осуществлялась с помощью генератора пилообразного или синусоидального напряжений. [c.365]

По электродвижущей силе, возникающей в потоке под воздействием магнитного поля, определяют скорость жидкости в трубопроводах [214, 233]. Опыт показывает, что состояние жидкости, возникшее в результате воздействия магнитного поля, сохраняется в течение длительного отрезка времени. Это позволяет применять поляризованную магнитным полем воду для наблюдения ядерного магнитного резонанса до 150 гс в полях, создаваемых катушками Гельмгольца с лучшими результатами, чем при наблюдениях непосредственно в поле сильного магнита [261]. [c.13]

В спектрометрах с протонной стабилизацией по вспомогательному образцу развертывающее поле создается током небольших катушек (катушки развертки), размещаемых около вспомогательного или около основного (анализируемого) образца. В обоих случаях конструкция катушек развертки должна быть такой, чтобы ноле их не имело значительных градиентов в точке расположения основного образца. С этой целью в нервом случае эти катушки имеют иногда форму соленоида, внутри которого находится вспомогательный образец (спектрометр ЯМР-5535). Во втором случае они представляют собой катушки, радиус которых равен расстоянию между ними (катушки Гельмгольца), как в спектрометре С-60 (Япония), либо имеют сложную форму, как в спектрометре А-60 (США). [c.117]

В описанном спектрометре расстояние между импульсами задается блоком импульсных программ [69] с достаточно высокой точностью 10 с благодаря использованию задающего кварцевого генератора. Градиент постоянного магнитного поля обычно создается катушками Гельмгольца, включенными встречно. Градуировка градиента осуществляется по известной методике [70] с применением цилиндрических [c.329]

Рассмотренные трудности экспериментального изучения ХПЯ в слабых полях становятся несущественными при прямой регистрации поляризации на спектрометре ЯМР (без переноса образца). Для этого в работах [198—201] использовался специально разработанный импульсный ЯМР-спектрометр. Наблюдение сигнала ядерного спинового эха в этом случае производится в земном магнитном поле или в поле Яо (0,2—10 Э), создаваемом катушками Гельмгольца. Однородность поля Яо такова, что позволяет получить сигнал эха длительностью 100 мс. При необходимости проводить эксперименты в полях от 10 до 200 Э применяется вторая пара катушек Гельмгольца, создающая поляризующее поле. Реакция проводится в поле Яр, а на время цикла регистрации эха поле Яр снимается, причем длительность процесса выключения устанавливается в пределах от 1 мс до 5 с. Во всех описанных экспериментах с прямым наблюдением ядерной поляризации [198—201] в слабых полях отношение сигнал/шум было не хуже 5—10 1, а длительность сигналов эха, обусловленная неоднородностью земного магнитного поля в пределах образца, составляла не менее 0,1 с. [c.197]

Источники постоянного поля. В низких полях применимы катушки Гельмгольца, в высоких — магниты типа применяемых в спектроскопах ЯМР для исследований широких линий (желательно электромагниты). Однородность и стабильность поля до 10" . В низких полях эти требования менее жесткие. [c.196]

Гельмгольц сформулировал и математически обосновал закон сохранения энергии, сконструировал колебательный контур из катушки и емкости, выдвинул идею атомарного строения электричества, создал теорию вихревого движения жидкости, разработал резонансную теорию слуха, создал учение о цветном зрении, изобрел офтальмоскоп, объяснил возникновение морских волн и т. д. [c.43]

Наряду с наиболее широко распространенными соосными симметричными градиометрами и градиометрами с увеличенным диаметром компенсирующих катушек для решения конкретных измерительных задач можно применять градиометры более специализированного типа, в частности вышеуказанные градиометры с асимметричной базой и градиометры с катушками Гельмгольца. Если нужно измерять компоненту магнитной индукции, направленную под заданным углом к общей оси магнитометра, то используют градиометр с наклонными катушками (рис. 1.10, з). Для измерения пространственной производной компоненты магнитной индукции по направлению, перпендикулярному к измеряемой компоненте, используют недиагональный градиометр первого порядка с катушками, лежащими в одной шюскости вблизи друг друга (рис. 1.10, и) он обладает особенно высокой чувствительностью к полю дипольного генератора тока, расположенного под градиометром параллельно границе между катушками. [c.37]

В эксперименте I небольшая катушка Гельмгольца помещалась перпендикулярно оси N-S аквариума. Это приводило к постепенному увеличению горизонтальной составляющей внешнего поля до 0,77 Гс в области педали. Для уменьшения вероятности акустических артефактов использовали постоянный ток, так как переменный вызывает вибрацию с частотой 60 Гц. [c.222]

Рис. 25.7. Система катушек Гельмгольца, использованная для изменения магнитного поля в месте испытания животного. Ориентационная клетка располагалась на деревянном табурете внутри пары катушек Гельмгольца. Четыре боковых отсека клетки были ориентированы в направлении магнитных севера, юга, запада и востока, при этом катушки были расположены в плоскостях торцовых стенок южного и северного выступов. Каждая катушка состояла из 200 витков изолированной медной проволоки 40-го калибра, и обе они были последовательно соединены с 12-вольтовым автомобильным аккумулятором. При подключении (при помощи пятиметрового провода) к источнику питания между катушками создавалось горизонтальное магнитное поле 0,35 Гс, и если его направление было противоположно направлению горизонтальной составляющей геомагнитного поля в лаборатории, равного 0,17 Гс, то результирующее поле имело горизонтальную составляющую, равную 0,18 Гс и направленную в противоположную сторону по сравнению с нормальным полем. Другими словами, при включении катушек в ориентационной клетке создавалось поле, почти зеркальное по отношению к нормальному геомагнитному полю с горизонтальной составляющей (//) 0,18 Гс, вертикальной (Z) 0,43 Гс, общей величиной (F) 0,48 Гс и магнитным наклонением (/) —67°. При выключенных катушках магнитное поле в ориентационной клетке было таким же, как геомагнитное поле в лаборатории Я = 0,17 Гс Z = 0,43 Гс F = 0,46 Гс I = 68°.

Для измерений SRM образцы помещали между полюсами электромагнита в поле 8000 Гс, в течение 10 с доводили до насыщения и сразу измеряли. Для размагничивания в переменном поле образцы помещали в соленоид, максимальное поле в котором составляло 1000 Гс. Соленоид находился в скомпенсированном магнитном поле компенсация обеспечивалась катушками Гельмгольца с точностью 100 нТл. [c.456]

Р и с. 1. Аппаратура для изучения намагничивания насыщения катушки Гельмгольца связаны с флюксметром. Образец катализатора восстанавливался, помеш,ался в вакуум, и его намагничивание могло быть измерено in situ. Напряженность магнитного поля достигала 10 ООО эрстед, а температура 4,2°К. [c.14]

Для модуляции магнитного поля звуковой частотой обычно лспользуются катушки Гельмгольца, расположенные либо непосредственно на объемном резонаторе, либо на полюсных наконечниках магнита. Если катушки монтируются на полюсных наконечниках, то поле модулируется по всему зазору, что может мешать использованию протонного магнитометра. Если же катушки монтируются на объемном резонаторе, то для создания данной амплитуды модуляции требуется значительно меньшая мощность от источника модуляции. При более высоких частотах модуляции (например, 100 кгц) монтировать катушки на полюсных наконечниках нежелательно. Как известно, катушки Гельмгольца располагаются друг от друга на расстоянии, равном радиусу катушки а. В этом случае амплитуда магнитного поля в центре между катушками, каждая из которых имеет п витков, равна [c.235]

Интересной в смысле выяснения истинного коэффициента самодиффузии в чистой воде является работа Траппенье с сотр. [71], выполненная в 1965 г. в которой проведено тщательное измерение коэффициента самодиффузии при температуре 25+0,05°С методом спинового эха ЯМР при различных методах создания градиента магнитного поля (катушки Гельмгольца, большие катушки и прямые проводники). Средняя величина коэффициента самодиффузии, полученная этими авторами, составляет 2,51+0,01 10 м /с. Однако большинство работ, вьшолненных в более позднее время, не подтвердили это значение коэффициента самодиффузии. В табл. 8.2 можно выбрать [c.339]

Д. В. Гавашели и В. П. Пруидзе экранировали геомагнитное поле катушками Гельмгольца и изучали, как это экранирование влияет на кинетику коррозии. Оказалось, что оно стимулирует увеличение скорости коррозии различных металлов, сказываясь, в основном, на анодной поляризации. [c.106]

Симметричные соосные градиометры широко распространены и находят пртменение при биомагнитных измерениях практически всех видов. Однако, отступив от этой общепринятой структуры, можно получить градиометры, обладающие специальными заданными свойствами по отношению к генераторам магнитного поля определенной конфигурации. Например, была предложена схема соосного градиометра с асимметрично расположенными катушками, который имеет относительно высокую чувствительность к генераторам в форме магнитного диполя, расположенным в области перед приемной катушкой, и наоборот, относительно низкую чувствительность в области, прилегающей к компенсирующим катушкам [130]. Асимметричный осевой градиометр специальной структуры, состоящий из катушек с разными радиусами, предлагали применять для идентификации источника магнитного поля в форме одиночного магнитного диполя [73, с. 61]. Использование структуры соосного симметричного градиометра в виде сочетания нескольких пар катушек Гельмгольца с разными диаметрами позволило получить градиометр с более равномерной и повышенной чувствительностью по сравнению с обычными градиометрами для магнитных диполей, расположенных на небольших расстояниях от приемной катушки [159, с. 153]. [c.34]

Более эффекгивная процедура балансировки основана на применении специальных больших катушек для создания равномерного магнитного поля и поля с равномерным градиентом. Обычно используют системы катушек Гельмгольца. Если токи в них имеют одинаковые направления, то в средней части пространства между катушками магнитное поле является практически равномерным. Если же токи текут в противоположных направлениях, то поле в этой области будет обладать равномерным градиентом. Применяются и более сложные системы, например система из пяти одинаковых квадратных катушек со специально подобранными числами витков [72, с. 85]. Очевидно, катушки должны быть достаточно большими, чгобы можно было разместить в области равномерного поля (или градиента) магнитометрическую систему (их размеры должны быть порядка метров). Методы балансировки с применением триммеров позволяют достичь точности балансировки 10". Дополнительные сведения о методах балансировки градиометров можно найти в [9, 39, 51, 58, 59, 72 и др.]. [c.52]

Градиентометры уже применяются в медицине для регистрации магнитной восприимчивости различных тканей. В простейшем варианте образец намагничивают в однородном постоянном магнитном поле, создаваемом большими катушками Гельмгольца. Такой метод использовался для измерений магнитной восприимчивости тканей печени человека (Farrell et al, 1980), которая зависит от содержания железа в данном органе и может свидетельствовать о каких-то расстройствах кроветворной системы. Вначале измерения проводились с помощью градиентометра второго порядка при низком уровне магнитных шумов. Позже этой же группе ученых удалось провести исследования в клинике, где уровень помех был значительно выше. Для этого они использовали катушку, создававшую поле с определенным градиентом в исследуемом объеме, и градиентометр второго порядка. Чтобы уменьшить влияние положения градиентометра относительно тела пациента на результаты измерений, которое обусловлено различием магнитной восприимчивости диамагнитных воздуха и тканей организма, между телом и дьюаром помещали резиновый мешок с водой (рис. 4.18). [c.191]

Для исследования магниторецепции у морских черепах мы провели предварительные эксперименты с обучением. Все они были выполнены в лаборатории Управления национального морского рыболовства в Гонолулу (Гавайские острова). Для начала мы проверили, смогут ли две годовалые зеленые черепахи отличить нормальное магнитное поле от измененного (Perry, 1982). Использовалась методика выработки условного рефлекса с дискретными пробами фиксированной продолжительности (Woodward, Bitterman, 1974). Эксперименты проходили в круглом бассейне диаметром 6 м из немагнитного материала, вокруг которого была намотана катушка Гельмгольца, состоявшая из 100 витков магнитной проволоки. Постоянный ток силой 1 А, пропущенный через катушку, создавал вертикальное поле от 0,30 Гс в центре до 0,50 Гс на периферии бассейна в дополнение к естественному магнитному полю [c.221]

В настоящее время мы изучаем влияние магнитного поля на ориентацию зеленых черепах, находящихся в покое. Мы помещаем черепаху в небольшой резервуар, закрытый черной пленкой, чтобы исключить световые визуальные раздражители. Для изменения магнитного поля вокруг резервуара установлены катушки Гельмгольца. Черепах держат в резервуаре в течение ночи в полной темноте, лишь через каждые 20 мин прерываемой короткими вспышками для фоторегистрации положения животных. Изучается ориентационная реакция черепах на изменения горизонтальной и вертикальной составляющих магнитного поля. В аналогичных опытах на угрях (Tes h, 1974) было обнаружено заметное изменение ориентации тела при изменении горизонтальной составляющей поля. Мы надеемся, что результаты этих экспериментов будут более однозначны, чем полученные в наших опытах с обучением, и помогут выяснить, какие характеристики поля могли бы определять навигацию морских черепах во время их миграций. [c.225]

Рис. 22.4. Направление полета почтовых голубей (определенное радиотелеметрически), у которых к голове и шее были прикреплены небольшие катушки Гельмгольца (Wal ott, Green, 1974). А. Поле, приложенное в области головы, таково, что стрелка компаса, указывающая на север, в этом поле направлена вниз. Б. Поле противоположной конфигурации, индуцируемое при изменении направления тока через катушку. Птицы, выпущенные в солнечную погоду, летели по направлению к дому независимо от конфигурации искусственного магнитного поля. Птицы, выпущенные в облачную погоду, выбирали направление к дому, если конфигурация поля была такой, как на рис. А (хотя разброс был большим), и обратное направление при конфигурации поля, как на рис. Б.

В опытах Бенвенути и др. (Benvenuti et al., 1982) голубей во время транспортировки помещали в измененное магнитное поле, генерируемое тремя парами катушек Гельмгольца, расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях. Направление и величина этого поля (0-0,6 Гс) менялись по синусоиде с периодом от 15 до 39 с, причем в разных катушках неодинаково. Когда птиц выпускали, контрольные птицы ориентировались в направлении к дому, а птицы, находившиеся в переменном магнитном поле, разлетались в разных направлениях. Однако реализация хоминговой реакции опять-таки существенно не изменялась. [c.244]

Рис. 22.6. Ориентационное поведение зарянок, помещенных в специальные клетки в период весеннего перелета (Wilts hko, Wilts hko, 1972). Слева-средние показатели двигательной активности (темные треугольники по периферии круга) отдельных птиц в ночное время. Стрелки-направление средних векторов внутренние круги обозначают 5%-ный (штриховая линия) и 1%-ный (сплошная линия) уровни значимости по критерию Рэлея. Справа-конфигурации магнитного поля, получающегося в результате суммирования геомагнитного поля и поля, генерируемого катушками Гельмгольца, окружающими ориентационную клетку. N, S, и, D - направления на юг, север, вверх и вниз. Величина результирующего магнитного поля во всех случаях 0,46 Гс. А. Нормальное геомагнитное поле. Б. Поле, равное по величине геомагнитному, но с обратной полярностью. В. Поле с обращенной вертикальной составляющей геомагнитного поля. Г. То же, что на рис. В, но обратной полярности. Д. Магнитное поле, у которого вертикальная составляющая равна нулю.

В дальнейшем способность извлекать компасную информацию из магнитного поля изучалась в предварительных исследованиях по онтогенезу магнитного чувства у грызунов (Mather, 1981а Mather et al., 1982). В этих лабораторных опытах использовались молодые золотистые хомячки, которым в начале исследования было 20-30 суток предпочитаемое направление определяли в опытах с крестообразной ориентационной клеткой (рис. 25.1). В каждом из четырех боковых ее отсеков находилось беличье колесо, которое могло вращаться только в одном направлении - от центра клетки. С каждым колесом был соединен механический счетчик, регистрирующий число его оборотов. Внутри помещения создавалось слабое освещение при помощи лампы с красным светом. Ориентационную клетку помещали внутри двух катушек Гельмгольца (рис. 25.7), подключение которых вызывало инверсию горизонтальной составляющей магнитного поля в клетке. Все устройство экранировали светонепроницаемыми фанерными листами, покрытыми темным полиэтиленом, причем доступ внутрь осуществлялся через два перекрывающихся листа непосредственно над клеткой. Каждый опыт на отдельном хомячке состоял из восьми последовательных 10-минутных проб (т. е. всего длился 80 мин), при этом животное находилось или в нормальном (Н), или в инвертированном (И) магнитном поле. В опытах поочередно использовались две программы И-Н-И-И-Н-И Н Н и Н-И-Н-Н-И-Н-И-И. Хомячка извлекали из клетки, в которой он жил, и переносили в небольшой картонной коробке в экспериментальную комнату (перемещение на 7 м и два поворота на 90°), где сажали в ориентационную клетку. Затем клетку закрывали от света и по описанной выше программе изменяли магнитное поле (или же не меняли его). Исследователь подходил к клетке в конце каждого 10-минутного периода, чтобы снять показания всех четырех счетчиков и, если нужно, включить или выключить электромагнитные катушки. Перед опытом на каждом следующем животном камеру поворачивали на 90°. [c.321]

Как сообщается в работах Бэкера (Вакег, 1980 1981), испытуемые, у которых завязаны глаза, по-видимому, могут определять направление, в котором находится их дом (начальная точка поездки), при помощи письменной или устной оценки или указательного жеста рукой. Способность к ориентации была выражена в достаточно сильной степени и статистически значимые результаты были получены для групп, состоящих из 10-20 человек. Кроме того, по данным Бэкера, способность правильно указывать направление к дому иногда, по-видимому, ухудщалась, если к голове испытуемых прикрепляли магнитные бруски или катушки Гельмгольца (см., однако, комментарии Дэйтона, гл. 27). За исключением одного совместного опыта в Корнелле (гл. 29), все другие попытки повторить этот простой эксперимент Бэкера не привели к успеху (Gould, Able, 1981 гл. 27). [c.383]

Задача магнитной защиты объема, где работает сквид-магнитометр, может быть разделена на две части. Во-первых, это компенсащ1я постоянной составляющей земного магнитного поля, призванная устранить вибра-щюнные шумы магнитометра или влияние этого поля на объект измерения, а во-вторых, компенсация относительно быстрых колебаний поля Земли и других внешних полей. Первая часть требует довольно мощных и высокостабильных источников тока, вторая — источников слабых токов, управляемых датчиками магнитного поля. Катушки, питаемые теми и другими источниками тока, должны обеспечивать свободный доступ к рабочему пространству. Наиболее известны удовлетворяюпдие этому условию катушки Гельмгольца, представляющие собой два одинаковых соосных круговых витка с током (или катушки с длиной и высотой намотки, много меньшими радиуса), раздвинутые на расстояние, равное радиусу. Область однородности находится в центре между ними. Для компенсации по трем пространственным координатам нужны три таких пары катушек со взаимно перпендикулярными осями. [c.79]

Пара катушек Гельмгольца - отнюдь не единственная возможная система компенсации. Размер области однородности можно увеличить комбинацией большего числа катушек. В Годцардовском центре космических полетов США [98] компенсация по каждой координате производится четырьмя соосными катушками, и все вместе они представляют собой довольно сложное ажурное сооружение почти сферической формы. Постройка его - не простое дело, так как радиусы катушек, расстояния между ними, параллельность и перпендикулярность должны быть выдержаны с очень высокой точностью (примерно 10 ), такой же должна быть и стабильность формы катушек. Следует устранить вибрации системы катушек. С точки зрения удобства постройки системы со столь высокими требованиями к точности предпочтительнее катушки прямоугольной или квадратной формы, которые можно крепить прямо на стенах здания лаборатории. По этому пути пошли в Аргоннской национальной лаборатории США [120]. Расчет поля таких катушек и их оптимизация требуют большой вычислительной работы, но значительное упрощение сборки и контроля, оптимальное использование лабораторного объема делают этот путь предпочтительным. Конечно, само лабораторное здание должно быть немагнитным и защищенным от вибраций. [c.79]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология