Разработка прецизионных магнитометров на основе ЯМР для накопителей заряженных частиц

• Автор: Карпов, Геннадий Викторович
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 157 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ •

ф ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЗАДАЧИ ПРЕЦИЗИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ В НАКОПИТЕЛЯХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ. ТРЕБОВАНИЯ К ПАРАМЕТРАМ ЯМР МАГНИТОМЕТРОВ

ф 1.1. Измерения и стабилизация магнитного поля поворотных

магнитов накопителя заряженных частиц ВЭПП-2М

1.2. Измерения магнитного поля поворотных магнитов накопителя заряженных частиц ВЭШ1-2000
1.3. Измерения и стабилизация полей в поворотных магнитах системы транспортировки электронов установки электронного охлаждения (ГегтИаЬ, США)

1.4. Измерения магнитного поля в сверхпроводящем трехполюсном вигглере

1.5. Измерение индукции поля в дипольных постоянных магнитах лазера на свободных электронах (ЛСЭ)

МАКК-З Университета Бике (США)

1.6. Калибровка средств измерений магнитных полей
1.7. Требования, предъявляемые к ЯМР магнитометрам,
% применяемым в накопителях заряженных частиц

ГЛАВА 2. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ МАГНИТОМЕТРОВ
НА ОСНОВЕ ИМПУЛЬСНЫХ МЕТОДОВ ЯМР
2.1. Краткое описание явления ЯМР. Основные понятия
2.2. Краткий обзор методов ЯМР, используемых в магнитометрии
4 2.3. Описание базовой импульсной методики ЯМР
2.4. Обобщенная функциональная схема магнитометра на основе импульсных методов ЯМР
2.5. Основные режимы работы ЯМР магнитометра и организация цикла измерения
2.6. Эквивалентная длительность и ширина спектра сигнала. “Мертвое время” приемного тракта
4 магнитометра
2.7. Цифровая обработка сигналов
ГЛАВА 3. ПОСТРОЕНИЕ МАГНИТОМЕТРОВ НА ОСНОВЕ ИМПУЛЬСНЫХ МЕТОДОВ ЯМР
3.1. Датчики ЯМР и их основные параметры
3.2. ЯМР магнитометры первого и второго типов
3.3. ЯМР магнитометр третьего типа
ГЛАВА 4. ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ
4.1. Случайная погрешность измерения поля, вызванная
шумами

4.2. Погрешность измерения поля, связанная с нестабильностью формы спектра сигнала
4.3. Максимальная погрешность измерений индукции магнитного поля
4.4. Основные выводы
ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТОМЕТРОВ НА ОСНОВЕ ЯМР В НАКОПИТЕЛЯХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
5.1. ЯМР магнитометр для накопителя заряженных частиц ВЭПП-4М (ИЯФ СО РАН)
5.2. ЯМР магнитометр для установки электронного охлаждения антипротонов (РегтИаЬ, США)
5.3. ЯМР магнитометр для электрон-позитронного накопителя ВЭПП-2000 (ИЯФ СО РАН)
5.6. ЯМР магнитометр для сверхпроводящего трехполюсного
вигглера (ВЕ88У-2, Г ермания)
5.8. Сравнение ЯМР магнитометров, разработанных автором, с
ЯМР магнитометрами, выпускаемыми в мире
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приложение 1. Методика расчета погрешности измерения
поля, связанной с недостаточной амплитудой РЧ поля в объеме образца
ЛИТЕРАТУРА

Рщх = 145 МГц составит уже около 1 мкм, то есть станет меньше характерных размеров крупинок порошка. Это, естественно, приводит к некоторому уменьшению эффективного объема рабочего вещества, но как показывают экспериментальные данные, сигнал ЯМР, тем не менее, получается достаточно большим (см. п.5.4). Причиной этого является значительное увеличение ядерной намагниченности при сверхнизких температурах. Так, при температуре жидкого гелия статическая ядерная восприимчивость вещества х<>, которая обратно пропорциональна абсолютной температуре [32], возрастает примерно в 70 раз по сравнению с комнатной температурой.
Одним из основных недостатков алюминия как рабочего вещества датчиков ЯМР является малое время поперечной релаксации 7,, что, впрочем, характерно практически для всех твердых тел [33]. Для алюминия время релаксации 7) составляет около 40 мкс. Такое малое время поперечной релаксации, существенно уменьшает точность измерений магнитного поля (см. п.4.2), а также накладывает жесткие требования на “мертвое время” магнитометра, которое даже при измерении однородных полей не должно превышать 5М0 мкс.
Характерной особенностью металлических образцов является довольно значительный сдвиг частоты ЯМР (так называемый “сдвиг Найта”). Величина этого сдвига равна разности между частотой прецессии ядер металлического образца и частотой прецессии этих же ядер, изолированных друг от друга [33]. Для металлического алюминия величина этого сдвига составляет 1.6х10‘3 [31].
3.1.1.5. Порошок металлической меди.
Порошок металлической меди также был использован автором в качестве рабочего вещества датчиков ЯМР, способных работать при температуре жидкого гелия. Изготовлен порошок металлической меди был в ИХТИМС по той же самой технологии, что и порошок металлического