есть столик (10х10см) на который кладется образец (тонкая пленка на подложке например из кремния).
Задача: нужно придумать, как в эту систему ввести магнитное поле , параллельное поверхности пленки(чтоб было однородным скажем в 3 мм^2 , поле нужно до 0.1 Т).
Требования: выше поверхности стола ничего не должно быть, плоскость столика должна быть ровной и горизонтальной.

(сейчас я подумываю об аналоге магнитофонной головки - но там поле очень неоднородное + нормальная компонента есть)

Сомневаюсь, что с помощью только столика можно создать поле без нормальной компоненты...
Можно ли положить на столик рядом с образцом излучатель? Насколько толстая подложка?

Рядом со столиком - ничего быть не должно? (поставить рядом здоровый магнит)
Под столиком места много?

Ок, завтра привезем, грузовик 1,5 тонн. Этаж какой?

учимся корректно формулировать название темы

Магнитное поле в вакууме должно удовлетворять уравнениям divB=0, rotB=0. Поэтому ребята правы --- никакого однородного поля, кроме совсем уж однородного во всем пространстве, не существует, а у любого неоднородного поля будут по крайней мере две компоненты.

Однако вполне можно создать поле достаточной степени однородности в ограниченном объеме. Один из самых известных способов (раньше это рассказывали в курсе общей физики на электричестве) --- с помощью двух одинаковых соосных колец, по которым текут одинаковые токи. Расстояние между кольцами можно подобрать так (лень считать, сами посчитаете), что поле вблизи точки на оси посередине между кольцами будет меняться только в четвертом порядке по отклонению от этой точки. Выбираете нужный Вам радиус колец, рассчитываете ток и число витков и вперед!

Столик, надеюсь, немагнитный?

столик, конечно не магнитный. Но - вы представляете, какие должны быть кольца, чтобы сделать там 0.1Т (если их делать снаружи столика... - 10х10см)? Конечно без проблем нагородить вокруг больших магнитов, но это не самое практичное решение... Хочется чего-то разумно небольшого...

Сверху слолика (а его я буду делать алюминиевым) будет probe station - т.е. будет микроскоп и будут опускаться с помощью микрометров электрические зонды (поэтому выше поверхности ничего не должно быть)...
Высота столика тоже ~10см.

Я склоняюсь к электромагниту - поле нужно в довольно таки малой области (3x3mm)...

"Разумно небольшое" будет давать неоднородное поле. Вы уж определитесь, что Вам важнее: разумно небольшое, однородность или высокая напряженность поля. А ток я прикинул, около 5 килоампер получается. Вполне реализуемо. С сильными магнитными полями всегда проблемы. Надеюсь, Вам оно на короткое время нужно.

да, придется пожертвовать однородностью... 5 килоампер - многовато... к тому же оно мне не на короткое время нужно...

Знаете, nanosystems, я тут прикинул, какой ток нужен, чтобы создать поле 0.1 Тл внутри соленоида. Килоампер на сантиметр длины, однако. Тоже не сахар. Что же касается размеров, то, по-моему, довольно очевидно, что система проводников с характерным размером d будет и поле создавать с характерной неоднородностью d.

У меня есть еще знакомый, с магнетиками работающий. Спрошу совета у него, потом сообщу результаты.

Знакомый ответил. Привожу письмо полностью.

Пока можно однозначно сказать, что все сильно зависит от допустимой степени неоднородности поля.

Можно попробовать короткий соленоид некруглого сечения с неравномерной намоткой. Поле, естественно, рассматривается снаружи соленоида, вдоль его оси.

Но это считать надо. Интуиция подсказывает, что это технически самое простое решение, хотя поле, конечно, слабее внутреннего на порядок. Но 1Т внутри - вполне реально.

Насколько я понимаю, вместо колец предлагается поставить два соленоида по бокам. Зачем некруглое сечение и неравномерная намотка, я и сам не понимаю (можно уточнить).

P. S. Знакомый добавление прислал.

Я тут прикинул, без сердечника создать поле нужной непряженности будет трудно, а с однородностью - нет проблем, без труда можно получить на уровне % (и даже %).

Поля порядка 0.1Т получить в стационарном виде даже внутри голого соленоида - непросто, провод греется, поэтому толщина слоя намотки получается не менее 4 см. Поле снаружи на порядок меньше... вот и можно прикинуть габариты, требуемые для получения такого внешнего поля...

С использованием сердечника возникают другие проблемы: однородность поля получить гораздо сложнее, и плюс неизбежные нелинейности, связанные с насыщением. Вообще это целое искусство - создать правильное магнитное поле с применением ферромагнитных материалов.

да... спасибо большое - будем думать, прикидывать...
Скорее всего буду делать с сердечником - теперь буду думать о допустимых неоднородностях...
(неравномерная обмотка для однородности... - это я уже делал, когда простенький соленоид делал)
Там еще проблема будет - я буду с СВЧ работать - поэотму под подложку(на которой пленка) поглотитель нужно будет всунуть - а они по большей части магнитные - будут магнитное поле закорачивать... но ничего - тоже что-нибудь придумаем.

Здравствуйте. Знамомый Перегудова - это был я.

Магнитная система типа магнитофонной головки вполне может сработать. Для повышения однородности поля выше поверхности столика можно ввести дополнительный кусок ферромагнетика в зазор. Так что поглотитель может сыграть и определенную положительную функцию, правда, с ним придется еще "поиграться", подбирая профиль сечения. Если сделать его вогнутым, то можно получить вполне неплохую однородность.

Картинка - в прикрепленном файле: Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Глупо, но размер "сжатого" изображения в три с половиной раза больше оригинала, который весит меньше килобайта

Идея, надеюсь, понятная: дополнительный магнетик (цилиндр в данном случае) "оттягивает" на себя силовые линии поля, уменьшая их кривизну на поверхности столика. Правильным подбором конфигурации можно вполне неплохо минимизировать неоднородность. Брать надо магнитомягкие магнетики и работать следует далеко от границы насыщения, иначе компенсации неоднородности удастся добиться лишь в узком диапазоне полей.

Можно вместо ферромагнитного цилиндра поставить небольшую катушку (некруглого сечения), которая даст больше возможностей оперативного регулирования параметров поля.

спасибо - как раз это я уже почти сделал... ! - осталось только обработать манетик и намотать катушку... (см рис - я магнетики пообработаю, и зажму между половинками столика (красный круг и стрелка)...а маленький кусок магнетика (цилиндрик) приклею эпоксидкой...)Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Чтож, приятно встретить человека, который думает примерно так же...

Только по фото не очень понятно, какой материал использован для магнитопровода магнита.
Впечатление, что это феррит. Если так, то это зря, у феррита очень низкая индукция насыщения, что-то около 0.25 Т. Это близко к требуемому значению. А, учитывая тот факт, что на углах происходит концентрация поля, т.е. напряженность может быть в несколько раз выше, то... попадем в сильно нелинейный режим.
имхо. лучше взять даже трансформаторное железо, - даже в виде набора пластин от какого-нибудь трансформатора, склеив их эпоксидкой под прессом. Кстати, железо обрабатывать не в пример легче, чем феррит - оно мягче и не колется. Легко отпилить лишнее ножовкой и подтесать напильником.
конечно, самое лучшее - пермаллой.

И я советую избегать делать слишком острые углы - концентраторы поля.
и еще. Советую магнитные цилиндрики клеить каким-нибудь силиконовым термоклеем (есть такие пистолеты с силиконовыми стержнями к ним). В случае чего, его можно даже просто оторвать от стола, адгезия не слишком сильная. Если хочется отделиь очень аккуратно, то можно чуть нагреть.

И можно использовать тонкие стерженьки, добавляя поштучно, и меняя конфигурацию пучка этих стержней.

материал действительно феррит (MnZn - см. рис.) - но помимо магнитного поля нам нужно поглощение СВЧ на высоких частотах, поэтому выбрали его... (www.fair-rite.com, material 77)
а так - еще раз спасибо за советы с оттягиванием поля вниз так и поступлю (с клеем)...
Кстати пермаллой я собственно исследовать буду... (с точки зрения спиновых волн )