§ 5. ПОЛУЧЕНИЕ НЕОДНОРОДНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Рассмотренные выше различные электромагниты могут быть использованы для получения неоднородных магнитных полей с большим градиентом. Такие поля необходимы, когда исследование магнитных свойств вещества проводится пондермоторкым методом. Произведение должно быть постоянным по всей длине образца. Это можно обеспечить при помощи специальных профильных наконечников, причем постоянство выдерживается как вдоль, так и перпендикулярно оси симметрии полюсов. Приближенную форму полюсов можно рассчитать, если воспользоваться методом скалярного потенциала [96].

На рис. 17 показаны различные типы профильных полюсных наконечников. Полюсные наконечники вида а были применены Дорфманом и Сидоровым [7] при работе с крутильными и маятниковыми весами. При такой форме наконечников постоянное чение произведения сохраняется на протяжении

С помощью профильных наконечников, изображенных наг рис. 17,б, предложенных Сексмитом [63], можно получить постоянство градиента поля только на расстоянии Максимальное значение градиента порядка находится в от нижнего края наконечников (диаметр Видоизмененная форма полюсных наконечников Сексмита описана в работе [36] (рис. 17,в). Оптимальный угол среза нижней половины наконечников оказался равным 6°. Эти наконечники, так же как и предыдущие, удобно использовать в том случае, если измерения проводятся нулевым методом.

Иногда применяют обычные полюсные наконечники в виде усеченных конусов, при этом образец О помещают между верхними скосами или так, как показано на рис. Такой метод измерения (метод обычно используют при относительных измерениях, так как в этом случае постоянное значение произведения практически не наблюдается.

Наконечники в виде конусов (рис. 17,3) применены в работе [37]. При зазоре между полюсами максимальное значение величины наблюдается на расстоянии от центра зазора и остается постоянным на При изучении магнитных свойств пондермоторным методом можно также применять наконечники, показанные на рис. Сильное неоднородное магнитное поле можно получить, если наклонить полюсные

(кликните для просмотра скана)

наконечники один относительно другого, как изображено на рис. 17, ж.

Оригинальную конструкцию полюсных наконечников предложили Дорфман и Кикоин [6]. Градиент поля у этих полюсных наконечников рис. 17,з в верхней части направлен по оси а в нижней по оси причем на некотором расстоянии вдоль оси остается постоянным. Эти наконечники позволяют исключить действие материала ампулы, в которую помещается исследуемое вещество, так как на обе половины пустой ампулы действуют равные и противоположные силы. Если в одной из половин ампулы находится вещество, то возникает сила, зависящая только от магнитных свойств этого вещества.

Неоднородное магнитное поле с небольшим градиентом величиной можно получить при помощи двух изолированных медных лент, которые располагаются вдоль полюсных наконечников (рис. 17, и [66]). Через ленты пропускается постоянный ток в 30 а, причем направления токов в лентах противоположные. Градиент магнитного поля сохраняется постоянным на нескольких миллиметрах по всей оси и изменяется в пределах одного миллиметра меньше, чем на Такой способ получения неоднородного магнитного поля обычно используют при изучении сильномагнитных материалов.

Все описанные выше полюсные наконечники обеспечивают постоянство перпендикулярно оси симметрии полюсов. При таком методе измерения исследуемый образец находится в неустойчивом положении, так как вдоль оси симметрии также существует градиент поля. Поэтому в этом случае приходится применять специальные меры, чтобы уменьшить влияние действия силы вдоль оси симметрии.

На рис. 17, к и 17, л показаны полюсные наконечники, которые создают постоянное значение вдоль оси симметрии [65]. При диаметре полюсов и зазоре величина градиента постоянна вдоль оси на расстоянии и сохраняется в направлении, перпендикулярном к оси симметрии также в пределах

При исследовании магнитных свойств атома часто применяют электромагниты с полюсными наконечниками, имеющими вид, показанный на рис. 17,м (размеры в миллиметрах). Эти полюсные наконечники дают возможность получать магнитные поля с градиентом порядка [64].

Поля с большим градиентом получал также Капица [16] при помощи катушки, выполненной из металлической ленты, через которую пропускался ток порядка .