Analisadores Termoparamagneticos

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Analisadores Termoparamagnéticos 
Os analisadores termoparamagnéticos, também conhecidos como termomagnéticos, 
estão baseados na medição do vento magnético. Esse fenômeno pode ser obtido pela 
combinação apropriada de um gradiente de temperatura e de um campo magnético não 
uniforme, criando um fluxo gasoso proporcional à suscetibilidade do gás. Observa-se, 
pela figura 1, que o oxigênio frio é atraído para a região onde a intensidade do campo 
magnético é maior. Devido à presença de um filamento posicionado próximo aos pólos 
do ímã o oxigênio se aquece reduzindo, então, sua suscetibilidade magnética. O 
oxigênio aquecido será deslocado pelo oxigênio frio, que apresenta maior suscetibilidade 
magnética. Esse processo se tornará contínuo caracterizando, assim, o vento magnético. 
A intensidade do vento magnético corresponde à suscetibilidade do gás ou à 
concentração de oxigênio da amostra. 
 
 
Figura 1 – Vento Magnético 
 
Dependendo do método de medição, pode-se distinguir dois tipos de analisadores: 
• Analisador termomagnético convectivo. 
• Analisador termomagnético Lehrer. 
 
Analisador termomagnético convectivo 
No analisador termomagnético convectivo, o vento magnético é produzido por correntes 
de convecção térmica no gás. A fig. 2 mostra um tipo de célula genérica e o circuito 
elétrico de medição utilizado. 
 
 
Figura 2 – Célula do analisador termomagnético 
 
A célula é composta por duas câmaras idênticas, sendo uma de medição e outra de 
referência. A geometria interna da célula permite que o gás entre no interior das 
câmaras, por difusão. Um ímã permanente, estrategicamente posicionado, concentra as 
linhas do campo magnético sobre o filamento da câmara de medição. Dois filamentos 
idênticos são conectados a um circuito elétrico em ponte de Wheatstone, sendo esta a 
responsável pela detecção das variações de resistência dos filamentos. 
 
Quando a célula está em funcionamento uma corrente proveniente da fonte de tensão 
circula pelos dois filamentos, dissipando calor. Esse calor é transmitido à parede das 
câmaras por condução, convecção e radiação. As perdas por convecção são 
ocasionadas por correntes gasosas ascendentes e descendentes, no interior das 
câmaras, provocadas pela variação da densidade do gás quando este é aquecido pelo 
filamento. 
 
Caso a amostra não contenha oxigênio, a temperatura dos dois filamentos é igual, uma 
vez que não é observado qualquer efeito perturbador sobre as perdas de calor. A ponte 
permanecerá equilibrada eletricamente. 
 
Quando a amostra contém oxigênio, este é atraído para o interior da câmara de medição 
devido ao campo magnético. Estabelece-se, assim, o vento magnético, que provocará 
um incremento sobre a corrente convectiva de origem térmica. Esse aumento de 
convecção na câmara de medição reduz a temperatura do filamento correspondente, 
diminuindo sua resistência e, conseqüentemente, desequilibrando a ponte de 
Wheatstone. 
 
A temperatura do filamento da câmara de referência não é afetada pela presença de oxigênio 
na amostra. 
As variações de temperatura da célula e propriedades físicas da amostra afetam apenas 
0,5% do fim de escala. Esta particularidade é devida ao fato de tais influências alterarem 
simultaneamente a temperatura dos dois filamentos. 
 
 
 
Analisador termomagnético Lehrer 
 
O analisador termomagnético Lehrer utiliza uma célula de análise que gera e mede 
o vento magnético. A célula mostrada na figura 3 é composta por um tubo anelar, 
perfeitamente simétrico, com derivações para entrada e saída de gás. Na parte 
central, um tubo faz a comunicação entre os dois lados do anel. A fim de se evitar 
em efeitos gravitacionais sobre o fluxo de gás no tubo, este deve ser montado 
horizontalmente. Nesse mesmo tubo são montados dois enrolamentos, 
conectados em um circuito de ponte de Wheatstone. Sobre o enrolamento mais 
próximo ao anel é direcionado um campo magnético proveniente de um ímã 
permanente. 
 
 
Figura 3 – Analisador termoparamagnético Lehrer 
 
Quando circula pela célula uma amostra sem oxigênio estabelece-se um fluxo igual dos dois 
lados. Como as pressões dos pontos 1 e 2 são iguais, não haverá fluxo no tubo de comunicação. 
A temperatura dos dois enrolamentos será igual e, portanto, a ponte permanecerá em 
equilíbrio. 
Quando for introduzida uma amostra contendo oxigênio, este será atraído pelo campo 
magnético e entrará no tubo horizontal. Devido à temperatura elevada na região do 
campo magnético inicia-se o vento magnético, cuja direção de fluxo é da esquerda para 
a direita. Essse fluxo permitirá a renovação de gás no tubo de comunicação. O 
enrolamento esquerdo, que libera o calor para aquecer o gás, ficará mas frio que o 
rolamento da direita, desequilibrando eletricamente a ponte Wheatstone.