[发明专利]磁场大小和方向能够连续变化的磁体装置

说明书

技术领域

本发明涉及电磁装置，特别是一种磁场大小和方向能够连续变化的磁体装置。

背景技术

世界范围内材料科学发展突飞猛进，新材料不断涌现，为社会经济发展奠定了坚实基础。对于材料的研究除了表征结构特性外，电磁特性是材料性能的重要方面。尤其是超导材料、电介质材料、绝缘材料、有机材料等在电磁各向异性方面的性能是其应用不可缺少的研究内容。

在磁场下的各向异性是材料研究和应用的重要方面。目前，在磁场下材料各向异性的测试和表征方面，用的磁体是常规磁体或超导磁体，磁体往往只提供一个方向的磁场。在测试各向异性的过程中，往往需要转动材料样品或磁体来改变磁场方向。在室温环境下，不会有太大问题。但是在低温和高温环境下，材料样品或磁体转动起来变得相当困难，甚至不可能。在这种情况下，基于传统结构磁体，对于材料磁场下各向异性的表征很难实现。因此在测试材料各向异性的过程中，特别在低温和高温环境下，需要一种能够在无任何机械运动部件的磁体结构，即可连续产生各种大小和方向的磁场的磁体，这种磁体可以是常规磁体，也可以是超导磁体。

如图1所示，把两对氦姆霍兹线圈中心重合并互相垂直放置，其中一对水平放置，产生的磁场沿垂直方向记为B_⊥；另一对氦姆霍兹线圈垂直放置，产生的磁场沿水平方向记为B_//；那么在两磁体孔径处的总磁场B为两磁场的矢量叠加：

B→=B→//+B→⊥---(1)]]>

磁场B的大小为：

B=B//2+B⊥2---(2)]]>

磁场B方向为：

θ=arctgB⊥B//---(3)]]>

θ是总磁场B相对于水平方向的夹角。

只要改变垂直方向磁场B_⊥及水平方向磁场B_//的大小和方向，根据方程(2)和(3)，即可以在磁体孔径内得到任意大小和方向的磁场B，实现了没有任何机械运动而可以得到任意方向磁场的目标。

发明内容