Сфера точности
Российские ученые научились «видеть» магнитные свойства мельчайших частиц
Ученые из РТУ МИРЭА усовершенствовали технологию, которая позволяет «видеть» магнитные свойства даже самых маленьких объектов — от частиц в воде до новых материалов. Разработанный ими метод с использованием магнитометров со сферическими наконечниками делает измерения не только точнее, но и значительно быстрее.
Здание Московского института радиотехники, электроники и автоматики (МИРЭА)
Фото: Илья Галахов, Коммерсантъ
Здание Московского института радиотехники, электроники и автоматики (МИРЭА)
Фото: Илья Галахов, Коммерсантъ
Ученые российского вуза своим исследованием доказывают, что возможности новых созданных магнитометров пондеромоторного и магнитно-реологического типов с полюсами-полусферами, предназначенных для определения магнитных свойств материалов, могут быть расширены.
Исследователи из РТУ МИРЭА занимаются разработкой новых приборов и методов, ориентированных на контроль магнитных свойств различных объектов, в том числе и малообъемных, как, например, ферропримеси сыпучих и жидких сред. Использование полусферических магнитных полюсов повышенного (по сравнению с ранее проведенными исследованиями) диаметра значительно увеличивает зону, где впоследствии располагается изучаемый образец, что делает измерения более универсальными. Это важно для развития современных технологий, включая создание новых материалов, медицинскую диагностику, экологический мониторинг и переработку промышленных отходов.
Как поясняет Анна Сандуляк, доктор технических наук, профессор, заведующая лабораторией магнитного контроля и разделения материалов РТУ МИРЭА: «Наше исследование апробировано на модельном ряде магнитометров. Приведен массив экспериментальных данных и графиков, наглядно иллюстрирующих правомерность использования предлагаемого нами метода по корректной диагностике исполнительной зоны магнитометров. А правильное определение местоположения зоны — это основной этап при проведении таких точных измерений, как контроль магнитной восприимчивости малообъемных объектов».
Уникальность метода состоит в использовании магнитометров пондеромоторного и магнитно-реологического типов именно со сферической формой полюсных наконечников. В таком случае можно установить характерный перегиб экспериментально полученных кривых зависимостей магнитной индукции B, измеренных вдоль направления x. Эта особенность важна при дальнейшей аналитической обработке зависимостей с получением кривых зависимостей градиента dB/dx от x, каждая из которых имеет экстремум. В окрестности него значения градиента практически одинаковы, что отвечает требованию постоянства неоднородности поля при выборе дислокации исполнительной зоны.
Александр Сандуляк, доктор технических наук, профессор кафедры «Приборы и информационно-измерительные системы» РТУ МИРЭА, добавляет: «Мы не только экспериментально подтвердили эффективность использования конструкции магнитометров пондеромоторного и магнитно-реологического типов с полюсами-полусферами, но и предложили аналитические формулы, которые позволяют быстро и точно определить оптимальное положение измерительной зоны, что существенно сэкономит время и ресурсы».
Этот метод найдет применение в самых разных областях: от контроля качества композитных материалов и новых медицинских препаратов с магнитными носителями до анализа примесей пищевых и технологических сред. Исследование было опубликовано в Russian Technological Journal и выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания.
Анна Сандуляк, доктор технических наук, профессор, заведующая лабораторией магнитного контроля и разделения материалов Института кибербезопасности и цифровых технологий РТУ МИРЭА:
— Конструкция усовершенствованного магнитометра со сферическими полюсными наконечниками, методика обнаружения рабочей зоны такого магнитометра — это постоянно продолжающиеся фундаментальные исследования, результаты которых авторы освещают во многочисленных публикациях и патентах РФ.
Изучаемые малообъемные объекты — это магнитоактивные частицы различных размеров (от сотых долей миллиметра до нескольких миллиметров), присутствующие в пищевых ингредиентах, в средах строительных, машиностроительных производств, в различных композитах, порошках и др. Их изучение с точки зрения определения магнитных свойств до сих пор было возможным только в виде укрупненных конгломератов. Но существующие методы, к сожалению, не способны дать нужных сведений о свойствах конкретной магнитоактивной частицы малых размеров, которую впоследствии необходимо удалять из того или иного продукта. Такую уникальную информацию можно получить с помощью разработанного авторами метода и усовершенствованного магнитометра.
Применение данных на практике приведет к созданию эффективных устройств (сепараторов, фильтров и др.) для удаления нежелательных частиц из различных сред, что, в свою очередь, неизбежно повлечет улучшение качества и безопасности различных пищевых и других ингредиентов.