3.1.2. Использование гальваномагнитных преобразователей

Гальваномагнитными называются преобразователи, исполь­зующие гальваномагнитные явления, которые возникают при помещении некоторых материалов в магнитное поле. К таким явлениям, в частно­сти, относятся эффекты Холла и Гаусса. Эффект Холла заключается в возникновении ЭДС на боковых гранях помещенной в магнитное поле полупроводниковой пластинки, если по ней протекает ток. Принцип построения прибора для измерения магнитной индукции с преобразова­телем Холла представлен на рис. 3.3. Через полупроводниковую пластин­ку, плоскость которой расположена перпендикулярно магнитному по­лю В, от грани а к грани b протекает постоянный ток I. На гранях cud возникает ЭДС

^Ех ⁼ (V//05, . (310

где R_x — постоянная Холла, зависящая от материала пластинки; h — толщина пластинки.

Достоинствами приборов на основе эффекта Холла является возмож­ность измерения как постоянных, так и переменных магнитных полей, хорошее пространственное разрешение благодаря малым размерам пре-

образователей. Недостатком является сравнительно большая зависи­мость ЭДС от температуры. Основная погрешность обычно составляет десятые доли процента, диапазон измерений — от сотых долей до единиц тесла.

. Эффект Гаусса положен в основу магниторезистивных преобразовате­лей, электрическое сопротивление которых изменяется под воздейст­вием магнитного поля. Приборы на эффекте Гаусса не получили широ­кого распространения, поэтому ограничимся лишь указанием на их существование.

3.1.3. Использование преобразователей на основе ядерного магнитного резонанса

Преобразователи этого типа используют квантовое явление ядерного магнитного резонанса (ЯМР), которым обладают материалы, содержащие ядра атомов, имеющих магнитный момент (например, вода, содержащая ядра атомов водорода). Если, образец из такого ма­териала поместить в измеряемое постоянное поле с индукцией В- и, кроме того, воздействовать на него переменным высокочастотным маг­нитным полем с индукцией В^ и изменяющейся частотой, то при неко­тором значении частоты / возникает резонансное поглощение высоко­частотной энергии образцом. Эта частота равна

' / = (у/2п)В_ , (3.12)

где у — гиромагнитное отношение — величина, постоянная для данного вида атомов.

Принцип измерения индукции магнитного поля при помощи ЯМР- преобразователей ЯМРП иллюстрируется рис. 3.4. Образец (ампула с водой) помещен внутрь катушки К. Катушка подключена к высоко­частотному генератору G, поэтому вдоль ее оси возбуждается высоко­частотное магнитное поле В При измерениях индукции постоянного магнитного поля В_ поле В ^ должно быть расположено перпендикуляр­но ему. Плавное изменение частоты генератора G позволяет установить частоту /, на которой имеет место ядерный магнитный резонанс и рост поглощения высокочастотной энергии ядрами вещест­ва. При резонансе напряжение на зажимах катушки К уменьшается, что фиксируется на экране осциллографа. Резонансная час­тота / измеряется цифровым частотоме­ром Hz. Тесламетры с ЯМР-преобразовате- лями обладают высокой точностью (их по­грешность может не превышать КГ⁴ %) и широким диапазоном измерений (10~^s — 10² Тл).