质子磁力仪工作原理

我国首台自主研发的量子磁力仪载荷——“CPT原子磁场精密测量系统”于7月27日搭载空间新技术试验卫星（SATech-01）发射。11月7日，国产量子磁力仪载荷的无磁伸展臂在轨展开，载荷进入在轨长期工作阶段，目前已获取五天的有效探测数据，实现了全球磁场测量，推进了我国量子磁力仪的空间应用研究。CPT原子磁场精密测量系统由CPT原子/量子磁力仪、AMR磁阻磁力仪、NST星敏感器、无磁伸展臂组成，由中国科学院国家空间科学中心太阳活动和空间天气重点实验室、复杂航天系统与电子信息技术重点实验室，以及中科院沈阳自动化研究所联合研制。无磁伸展臂一次性展开至4.35m后，处于伸展臂顶端的CPT原子磁力仪探头、AMR磁阻磁力仪探头、NST星敏感器远离卫星磁干扰和遮挡，开始获取有效探测数据。CPT原子/量子磁力仪在轨测量噪声峰峰值0.1nT。NST星敏感器获取了卫星在不同模式、不同时段下伸展臂的姿态变化实时数据，结合AMR磁阻磁力仪的三轴磁场探测，首次在轨验证了磁场矢量和姿态一体化同步探测技术。国产量子磁力仪首次全球磁场勘测图（空间中心太阳活动与空间天气重点实验室供图）CPT原子磁场精密测量系统载荷（空间中心、沈阳自动化所供图）无磁伸展臂地面展开测试（沈阳自动化所、空间中心和微小卫星研究院供图）CPT原子磁场精密测量系统伸展臂在轨展开状态示意图（微小卫星研究院供图）CPT原子磁力仪和AMR磁阻磁力仪在轨测量结果（空间中心供图）NST星敏感器相对于卫星本体坐标系的测试结果（空间中心、中科新伦琴NST星敏团队提供供图）

磁力搅拌器 磁力搅拌器适用于粘稠度不是很大的液体或固液混合物，可以单独搅拌或边加热边搅拌。它利用放入液体中的磁性搅拌子在旋转磁场中的连续圆周运动达到搅拌液体的目的。磁力搅拌器对搅拌子的影响常见的磁力搅拌器为了提高磁场均匀度，在盘面下放置一块适当大小的磁铁，较长搅拌子的旋转稳定性好。有些搅拌器是使用了两块距离非常近的小磁铁球，使有限的磁场完全集中在工作盘中心，因此比较适用于小搅拌子稳定运转，但规格偏大的搅拌子则无法正常运转。 磁力搅拌子介绍 磁力搅拌子常见的有玻璃磁力搅拌子和聚乙烯四氟磁力搅拌子，玻璃磁力搅拌子是用耐高温玻璃将永久性磁铁密封起来，而聚乙烯四氟磁力搅拌子是指用聚乙烯四氟材料将永久性磁铁密封起来。长期使用会导致搅拌子的累积磨损而改变现状，从而影响磁力搅拌子工作时形成的漩涡，常规搅拌子在高温条件下会逐渐退磁。 温度，磁场和铁质材料都会影响磁力搅拌子的剩余磁量，从而会影响到磁力搅拌器的搅拌效果。因此建议及时和定期更换磁力搅拌子。通过观察搅拌子的外形，如果有明显的磨损，就应该进行更换。如果需要检查搅拌子内永磁铁的磁力大小，需要用磁强仪检测磁力搅拌子的剩磁量。 磁力搅拌子存放由于磁力搅拌子的磁性物质，因为放置时应远离铁质物质和其他磁性材料，因为这些材料会影响磁力搅拌子的磁性，导致磁力搅拌子的磁性衰减从而影响磁力搅拌子在使用时的性能。 常规磁力搅拌子的选择 磁力搅拌器将沉入了搅拌子的待搅拌液体的容器放于磁力搅拌器的底座上，当磁力搅拌器通电时，底座附近产生一个旋转的磁场带动搅拌子成圆周循环运动，使容器液体内形成一个漩涡，达到搅液体的目的。因此想要达到比较理想的搅拌效果，一定要选择好的搅拌子磁力。 磁力搅拌器用的搅拌子种类很多，如选择的搅拌子与搅拌器不配套，搅拌时就会产生不同步运转，产生跳磁现象。出现这一现象，用户很可能以为这是磁力搅拌器出故障了，其实这是搅拌器与搅拌子不配套所造成的，如何选择搅拌器配套的搅拌子？选择方式如下：1、一般讲搅拌子与容器底面的接触面积越小越好，因为搅拌子与容器的摩擦小，但要求搅拌子本身的平衡度高；接触面积大对稳定性好，所以两者要平衡考虑。圆底容器对小搅拌子有收敛作用，使其旋转稳定性更好，平底容器油浴没有此作用，因而小搅拌子在自传的同时容易发生公转。所以圆底容器应用A型（橄榄型）搅拌子。而平底容器不应用橄榄型搅拌子，选择用B型搅拌子。C型（多边形、圆柱形）磁力搅拌子适合用在浓度较低的平底圆柱形烧杯里。A型（橄榄型）磁力搅拌子B型（圆柱形带轴环）磁力搅拌子 C型（长柱型，无轴环）磁力搅拌子 2、根据容量大小选择搅拌子：容量在1000mL以内，用长度15mm搅拌子即可。容量在3000mL以内，用300mm的长度的搅拌子。3、根据液体的粘度选择搅拌子：如果液体的粘度是油脂类的，应用强磁搅拌子。 除了以上选择要领之外，在选择磁力搅拌器时，还应该核对搅拌器的最大搅拌量。小型磁力搅拌器用的小的磁力搅拌子，大容量磁力搅拌器则用长一点的磁力搅拌器。如果小型磁力搅拌器用大容量磁力搅拌子，则存在因为负责过大而烧毁磁力搅拌器的可能。除了 常见的上述三种搅拌子之外，还有一些特殊形状的搅拌子，拥有特殊的用途：单鳍形外观的磁力搅拌子主要适用于比色皿和试剂管中，外形图如下：双鳍形磁力搅拌子主要适用于微量离心管和试管，外形如下： 八边形磁力搅拌子是多边形磁力搅拌子中的一种，这个外形的搅拌子适用于搅拌浓度较大的溶液，也适用于底面不规则的烧瓶。外形如下图： 多边形、圆柱形磁力搅拌子适合用在浓度较低的平底圆柱形烧杯里。搅拌子外形如下图所示： 带永久性磁铁双线圈中心。接触面积小，有效混合。 带永久性磁铁双线圈中心。有角度的形状可实现明显的湍流，即使在低速旋转的情况下亦可起到有效混合的作用，十字形确保了稳定的中心。 带环和永久性磁铁双线圈中心，八边形提供了明显的湍流。即使在低速旋转的条件下亦可实现有效混合。同时中部环也使其在凸面或不平整面的稳固中心。带永久性磁铁双线圈中心，适用于圆底容器，例如圆底烧瓶。成角度的侧面提供了高度湍流，实现有效的混合。 WIGGENS作为专业的磁力搅拌器生产商，有着多年的磁力搅拌技术的积累和沉淀。为客户提供各种配套的搅拌子，以便客户达到最佳的磁力搅拌效果。

目前，磁力仪仅在有限的范围内适用于工业用途，因为它们的操作复杂，并且在某些情况下只有在极端冷却的情况下才能使用。此外，对于许多应用来说，它们的空间分辨率太低或灵敏度太低。出于这个原因，来自德国弗劳恩霍夫协会（Fraunhofer）六个研究所的研究人员在量子磁力仪项目(简称QMag)中联合起来，开发能够以前所未有的空间分辨率、灵敏度和室温条件对微小磁场进行成像的传感器。弗劳恩霍夫灯塔项目的目标是将量子磁力仪从大学研究环境转移到具体的工业应用中：到2024年，项目合作伙伴计划实现量子磁力仪在纳米电子学、化学分析和材料测试中的工业应用。据介绍，弗劳恩霍夫应用固体物理研究所(Fraunhofer IAF)开发的金刚石量子磁力仪能够以几纳米的空间分辨率探测到单个电子和核自旋的磁场。由于材料的物理性质，金刚石量子磁力仪能够在室温下工作，非常适合工业应用。