装置基于退磁场形成机理和磁体磁化过程中的形状效应,充分利用具有高初始磁导率和高饱和磁化强度的软磁材料的优良磁学性能,通过选择具有合适退磁因子的磁芯和激励线圈组合,成功制作了具有多种功能的小型强磁场发生器。该装置能提供0~2.0T可调稳恒磁场,工作区间为40×40×20 mm3 。运行时装置操作简便,无需配置制冷系统,制作及运行成本低,具有很好的推广前景。
作为一种重要的极端条件,强磁场在诸多科学领域中的应用十分广泛,但往往因昂贵的建造与运行费用阻碍了强磁场的普及. 与传统电磁铁磁体设计思路不同,本作品充分利用了传统磁场生成方法中必须克服的不利因素——退磁场能.根据退磁场形成机理和磁体磁化过程中的形状效应,采用具有高初始磁导率和高饱和磁化强度的组合型软磁材料铁芯,成功制作了具有多种功能、易于推广的小型强磁场发生器. 发生器体积为0.5×0.65×0.8 m3,总重250千克,位于组合线圈轴线上的导轨可放置一对或多根软磁棒,线圈中注入电流时,每对软磁棒正对的端面间将形成一个方向与线圈磁场一致的均匀磁场区(即供测试样品用的工作平台),空间体积为40×40×20 mm3,磁场强度为0~2.0 T,精度达0.1 mT. 相比于传统方法制作的强磁场发生器,本作品在功耗、实用性、剩磁等方面具有明显优势:①发生器以小电流运行时,可提供强度达数千高斯的均匀磁场区,明显的降低了运行功耗.例如,激励电流为0.5A时,磁场区强度可达3000高斯; ②在无水冷条件下,发生器以较大电流(<10A)运行时,其提供的均匀磁场区强度可达1~2T; ③发生器运行时,可提供2个或2个以上的工作平台同时进行样品测量; ④发生器停止运行时,磁芯具有的剩磁很小(只有零点几mT),这为弱磁场下提高样品测量精度提供了有利条件. 发生器操作简便,体积小,重量轻,且无需配置制冷系统,制作及运行成本低,具有很好的实用价值.
第十二届“挑战杯”作品 三等奖
1.根据同一原理制作的“微小磁场测量装置”在2009年11月由广东省物理学会举行的广东省第十届大学生物理实验设计大赛中获一等奖。 2.作品获2011年第十一届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛 一等奖。