Стандарты изобретательства

Научное открытие №85 «Установлено неизвестное ранее явление квантовых переходов между электронными энергетическими уровнями парамагнитных тел под влиянием переменного магнитного поля резонансной частоты (явление электронного парамагнитного резонанса)».

ЭПР — это отклик магнитных атомов, молекул или электронов на радиоволны. Он имеет резонансный характер. Резонанс возникает, когда частота радиоволны совпадает с частотой вращения магнитного момента атома. Последняя зависит от силы внешнего магнитного поля и от электрических и магнитных микрополей в самом веществе. Поэтому, меняя силу поля, нетрудно создать условия для парамагнитного резонанса. Тело начнет сильно поглощать, преломлять и отражать радиоволны. Наблюдая любое из этих явлений, легко установить присутствие в нем даже ничтожного количества магнитных частиц и, самое главное, определить тончайшие особенности структуры микрополей внутри вещества, что невозможно сделать другими физическими методами. Благодаря этому ЭПР широко используется в физике твердого тела, ядерной физике, химии (для изучения обширного класса веществ, называемых радикалами), биологии, медицине, технике. В качестве примеров можно привести спектрометр62, магнетометр63.

На основе явления резонансного поглощения СВЧ излучения создан, например, квантовый парамагнитный усилитель (мазер), использующийся для осуществления дальней космической связи, работают гигантские радиоастрономические интерферометры, служащие для изучения звездных источников радиоизлучения. На ЭПР основаны поиск и технологическая проверка веществ, составляющих основу квантовых генераторов и усилителей. Испытание активного вещества квантового генератора с помощью ЭПР позволяет заранее определить пригодность его для работы.

Пример 4.47. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР)

Например, явление ЯМР широко используются в физике, химии и медицине, пример — магнитно-резонансная томография (МРТ).

Это явление используется как расходомер64, для исследования скважин (ядерно-магнитный каротаж)65 и т. д.

Стандарт 2.4.11. Эполи

Если введение ферромагнетиков или намагничивание затруднены, следует воспользоваться взаимодействием внешнего электромагнитного поля с контактно подведенными или неконтактно индуцированными токами или взаимодействием этих токов между собой.

Пример 4.48. Сепарация частиц

При добыче золота применяют гравитационные методы, однако частицы металла меньше 0,2 мм практически не улавливаются.

Для улавливания маленьких частиц золота используют электродинамический сепаратор путем воздействий двух импульсных магнитных полей. Причем второй импульс подается с задержкой.

Устройство имеет две соосные катушки66.

Пример 4.49. Электромагнитная катапульта

Для разгона самолета на авианосце используются катапульты. Для этих целей сейчас используются паровые катапульты. Основной принцип таких катапульт это движение поршня с помощью пара.

Уже давно задумывались о другом, более современном принципе действия катапульт. Стали разрабатывать электромагнитную катапульту. Принцип ее действия — линейный электродвигатель.

В 2015 году испытали такую систему для авианосца Джеральд Форд (Gerald R. Ford). Она получила название EALS (Electromagnetic Aircraft Launch System).

Задача 4.3. Контроль состояния троса

Условие задачи

Контроль состояния троса лифта проводится его периодическим осмотром, что требует выведения лифта из эксплуатации. Во время осмотра выявляют обрывы прядей троса. Этот трудоемкий способ не гарантирует обнаружение внутренних повреждений.

Как быть?

Разбор задачи

Использовать стандарт 2.4.11.

Решение

Контроль состояния троса выполняется с помощью измерения электрического сопротивления троса.

Электрическое сопротивление каждого троса пропорционально площади его поперечного сечения.

Такое решение устраняет необходимость выведения лифта из эксплуатации и повышает качество и надежность проверок троса. Электрическое сопротивление каждого троса пропорционально площади его поперечного сечения, что является индикатором его оставшегося ресурса. Система Pulse в лифтах OTIS Gen 2 постоянно контролирует электрическое сопротивление троса, чтобы определить момент, когда его следует заменить. Также система считывает текущую загрузку кабины, так как сила натяжения троса влияет на его сопротивление.

Стандарт 2.4.12. Рео-жидкость