Фотомагнитный магнитометр Советский патент 1983 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к области магнитных измерений и предназначено для измерения магнитного поля. Известен магнитный спектрометр заряженных частиц, содержащий источ ник частиц, камеру с полукруговой фокусировкой магнитным полем, счетчик частиц, кодирующую маску. Коди рующая маска содержит несколько рядов вырезов и непрозрачных для частиц перемычек. Для каждого ряда закон чередования вырезов и перемычек определяется бинарной псевдослу чайной последовательностью. Картины остальных рядов получены последовательными циклическими пере становками картины одного ряда. Кодирующая маска располагается между исследуемым источником частиц и вход ной диафрагмой камеры так, чтобы над образцом находился один ее ряд; частицы, вылетевшие из образца и попавшие через кодирующую маску в камеру сепарируются по энергиям и ратистрируются счетчиком; маска поступательно с шагом в один ряд перемещается, при этом на каждом шаге ени маются показания счетчика, являющиеся отсчетами интегрально кодового образца пространственного распределе ния частиц одинаковой энергии, вылетающих из образца. На стадии обратно го преобразования получают оценку распределения ij , Однако данное устройство имеет довольно низкую чувствительность, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является фо томагнитный магнитометр, содержащий датчик, расположенный на изолирующей подложке, заключенные в корпус, опти чески связанный с ним блок освещения датчика, и блок регистрации, электрически связанный с датчиком посредством блока связи. При помещении освещенного датчика в магнитное поле вследствие фотомагнитного эффекта в полупроводниковой пластине возникает фотомагнитная ЭДС и, как следствие, накопление зарядов напряжение на торцовых электродах ее уравновешивающее; это напряжение является выходным сигналом магнитометра и пропорционально напряженноети компоненты магнитного поля, коллинарной электродам и перпендикулярной лучу света, CHFHaj магнитометра в поле 5 кЭ равен ЗОгаВ , что в линейной области соответствует чувст вительности 610 В/Э. Постоянная времени имеет порядок времени жизни носителей 10- с, что позволяет , считать магнитометр быстродействующим , Конструкция магнитометра проста, для его работы не требуются стабилизированные источники тока /fj ,. Однако известному магнитометру свойственна низкая чувствительность, почти на два порядка хуже чувствительности датчика Холла. Чувствительность можно повысить, увеличивая длину датчика. Для достижения чувствительности, сравнимой с Холловской, длина датчика должна составлять несколько сантиметров. Это сопряжено с резким ухудшением пространственно;го разрешения. Другой недостаток |шумы регистрирующего устройства, флуктуации освещенности, ограничивающие порог чувствительности, отношение сигнал - шум фотомагнитного магнитометра. Порог чувствительности, обусловленный только тепловыми шумами датчика при 300 К составляет и может быть дополнительно понижен примерно на юрядок при охлаждении датчика до гелиевых температур . Цель изобретения - повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в фотомагнитный магнитометр, содержащий датчик, расположенный на изолирующей подложке, заключенные в корпус, оптически связанный с ним блок освещения датчика и блок регистрации, электрически связанный с датчиком посредством блока связи, введен плоский экран с вырезами и светопоглощающими перемычками общим числом 2N, расположенными в соответствии с дважды повторенной псевдослучайной бинарной последовательностью, которая для К 7 имеет вид 1,0,0,1,1,1,0, где 1 обозначает вырез, а О - перемычку, и связанный с ним блок поступательно-шагового перемещения экрана, при этом экран расположен между блоком освещения датчика и датчиком. На чертеже представлена структур ная схема, поясняющая работу устройства. Фотомагнитный магнитометр, содержит датчик 1, расположенный на изолирующей подложке 2, заключенные в корпус 3, оптически связанный с ним блок 4 освещения датчика, и блок 5 регистрации, электрически связанный с датчиком посредством блока б связи, плоский экран 7 с вырезами и светопоглощающими перемычками общим числом„2N, расположенными в соответствии с двгикды повторенной псевдослучайной бинарной последовательностью, которая для К - 7 имеет вид 1,,1,1,1,0, где 1 обозначает выез, а О - перемычку, и связанный с нимблок 8 поступательно-шагового еремещения экрана, при этом экран асположен между блоком освещения атчика и датчиком. Экран снабжен ырезами 9 и поглощающими перекялчками 10, Устройство работает следующи образом. Датчик 1 на подложке 2 в корпусе 3 помемают в магнитное поле и ос вещают светом от блока 4 через экран 7, выходной сигнал фиксируется регистрирующим блоком 5, экран поступательно перемещается блоком 8 с шагом в один элемент экрана, при этом картинам освещенных и неосвещенных участков на-поверхности датчика циклически перестраивается, отсчеты регистрируются при каждом из N положений экрана 7. Длина чувствительного элемента датчика 1 выбирается значительной, порядка нескольких сантиметров. Меняя картину освещения на поверхности датчика при помощи систем пространственной модуляции света и регистрируй выходные сигнгшы фотома нитометра, можно получить информаци о пространственно-временном распределении поля в пределах всей длины датчика в виде отсчетов интегрального обраэа искомого распределения поля. Восстановить искомое р аспреде ление поля в привычном виде по данньм измерения можно, если данные измерения подвергнуть обработке с использованием обратного интегрального преобразования по отношению к интегральному преобразованию, положенному в основу системы пространст венной модуляции света. По краям экран 7 имеет перфорацию для взаимо действия с блоком 8 поступательношагового перемещения экрана. Экран ,7 расположен на специальном пластмассовом держателе, жестко скрепленном с корпусом 3 датчика 1, и пере мегдается параллельно поверхности датчика 1 по направляющим держателя при помощи блока 8 поступательношагового Перемещения экрана. Конструкция блока 8 поступательно-шагового перемещения экрана такая же, что и в фотоаппаратах для передвижения и фиксирования положения фотопленки. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает уменьшение шумов регистрирующего устройства на этапе восстановления распределения по интегрально-кодовому образу примерно в раз, повышение инфор-. мативности измерения и отношения сигнал - шум, высокую чувствительность, сравнимую с холловской за счет увеличения длины датчика, высокое пространственное разретяение, определяемое размером освещенного участка на поверхности датчика (максимальное пространственное разрешение имеет порядок диффузионной длины полупроводника), высокую скорость снятия карт магнитного поля, обуславливаемую меньшим числом меХани- . ческих перемещений, быстрой перестройкой экрана, совмещением процесса измерения и восстановления данных/ например, с использованием корреляционного приемника. Измерение мгновенных градиентов быстро изменяющихся периодических магнитных полей.

ФОТрНАГНИТШЛЙ МАГНИТОШТР, содержавший датчик, расположенный на изолирующей подложке, заключе1Нные в корпус, оптически связанный с ним блок освещения датчика и блок регистрации, злект жчески связанный с датчиком посредством блока связи, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введен плоский экран с вырезами и светопоглощающими перемычками общим числом 2V, расположенными в соответствии с дваикды повторенной псевдослучайной бинарной последовательностью, которая для 4 7 имеет вид 1,0,0,1,1,1,0, где 1 обозначает вырез, а О - перемычку, и связанный с ним блок поступательно-шагового перемещения экрана, при этом экран расположен между блоком освещения датчика и датчиком. ОD1 . о ;о N3