[发明专利]一种比磁化系数测定仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种测定物质比磁化系数的设备，特别是测定弱磁性物质的比磁化系数。仪器自动调节磁场强度、自动控制测量机构、自动采集测量数据、自动运算处理、自动显示测定结果、自动生成测量坐标图像和完整测定报告。

背景技术

比磁化系数就是单位质量的矿粒在单位强度的外磁场中所产生的磁矩。它能更确切地表示物体的磁性。磁化系数在判断物质分子中是否存在未成对电子及配合物结构类型等方面具有重要应用，磁化系数的测定同时涉及物理学和物质结构两门学科中的磁化强度、磁感应强度、磁场强度、分子磁矩等物理量。比磁化系数作为矿物磁性强弱参数的一个重要物理量，在矿物加工磁选过程中起着不可忽视的作用，其中工艺矿物学研究提供的比磁化系数数据能切合实际地从磁性上反映和解释矿石中各矿物在具体磁选过程中的行为，这就要求比磁化系数能够快捷、简易、系统的测定。目前能够独立测定比磁化系数的测量设备并不多，其中包括磁力天平、简易比磁化系数测定仪和间接测定比磁化系数的振动样品磁强计。

磁力天平和简易比磁化系数测定仪是采用质动力法直接测得物质比磁化系数的仪器，虽能够测定物质比磁化系数，但是存在着物质测试范围小、机械测试误差大、测试周期长、测试精度低的不足之处。美国研制的VSM系列和日本研制BHV系列振动样品磁强计是根据样品在磁场空间的磁效应来间接测定物质磁化系数的，这种装置采用振动系统悬挂待测物料，使待测样品内部体积结构和整体的均以稳定性在一定程度上受到破坏，降低了测试的准确性；同时，振动装置所需的超高振动频率不易控制，使测量的控制与数据采集精度受到影响，且振动样品磁强计测试结果直接包括物质比磁化系数参数，不能直接生成磁场强度—比磁化系数、磁场强度—比磁化强度坐标图像；振动样品磁强计在高磁场强度环境下测试还需要附加冷却系统，一方面会增加设备占地面积，另一方面增加能源消耗和维护费用；振动样品磁强计作为国外进口设备存在着价格昂贵的严重问题，应用的局限性限制了国内比磁化系数研究工作的进展。因此，针对现有比磁化系数测定相关仪器的不足和存在的问题，发明了一种自动测定物质比磁化系数的仪器。

发明内容

本发明就是针对上述相关比磁化系数测定仪器中存在的问题和磁场中力学定律发明的。

根据磁场中力学定律，作用在颗粒上的磁力可写成

式中f₁—颗粒在磁场中受到的磁力；

μ₀—真空磁导率；

k—颗粒的物质体积磁化率；

V-颗粒的体积；

dV—颗粒的体积元

H—颗粒体积中的磁场强度。

将符号grad括在积分式中，并假定体积磁化率在颗粒所占的范围内是常数，则得

颗粒尺寸不大时，可假定在它所占据的体积内HgradH的变化不大。这样，HgradH可以移到积分号外，于是f₁将写为

f₁＝μ₀κVHgradH (3)

在磁选中经常用比磁力(N/kg)。它是作用在单位质量颗粒上的磁力，即

式中F₁—比磁力；

m—颗粒的质量，kg；

ρ—颗粒的密度；

χ₀—颗粒的物体比磁化系数，m³/kg；

HgradH—磁场力，A²/m³。

由公式(4)可知，

所以矿物比磁化系数χ₀的测定，间接转化为f₁、m、HgradH的测定。

发明设计的比磁化系数测定仪采用中心对称圆环切角式励磁铁芯与圆弧形励磁线圈相结合的磁系结构设计，提供了物质比磁化系数测定所需的高磁场梯度gradH，其中环形中心切角度数一般为15～45°，提供了物质比磁化系数精确测量的空间磁场强度。

磁系结构设计突破柱形磁极头界限，使得电磁励磁系统中的磁场强度和磁场梯度在垂直方向的矢量变化可测，这种仪器可以智能的在较短的时间内测定物质比磁化系数并自动生成一份完整的测试报告。

根据测定要求制取待测试样品，确定包括试验模式、磁场强度变化范围、磁场强度自动调节步长、磁场调节精度和结果显示精度在内的测试条件。