Способ определения неоднородности магнитного поля в экранированном объеме Советский патент 1992 года по МПК G01R33/26 

О

ю ю

ON О

Изобретение относится к магнитным измерениям, в частности оно может быть использовано для измерения градиента магнитного поля в экранированном объеме. Цель, изобретения - повышение точности измерений неоднородности поля в экранированном объеме - достигается тем, что магнитным полем воздействуют в импульсном режиме, причем направляют вектор индукции поля перпендикулярно излучению накачки, регистрируют изменение интенсивности смешанных световых потоков накачки, прошедших через две зоны ячейки, измеряют период амплитудной модуляции интенсивности суммарного светового потока и определяют значение неоднородности магнитного поля из соотношейия, приведенного в описании изобретения. Устройство для реализации способа содержит источник 1 циркулярно-поляризованного оптического излучения накачки, источник 2 магнитного поля, ячейку 3 с парамагнитными атомами, собирающую линзу 4, фотодетектор 5, магнитный экран 6, узел 7 регистрации. 2 ил.2 /^L^7

ыг.у Изобретение относится к технике магнитных измерений и может быть использовано, в частности, для измерения градиента магнитного поля в экранированном объеме. Цель изобретения-- повышение точности измерений неоднородности магнитого поля в.экранированном объеме. Поставленная цель достигается тем. что при воздействии на ячейку с парамагнитными атомами оптическим излучением накачки и магнитным полем и регистрации изменения поглощения ячейкой излучения накачки магнитным полем воздействуют в импулъсном режиме, причем направляют вектор индукции поля перпендикулярно направлению накачки, а измен(ение оптического поглощения регистрируют одновременно в двух зонах ячейки путем смешивания световых потоков, прошедших через эти зоны, измеряют период амплитудной модуляции интенсивности суммарного светового потока и определяют значение неоднородности магнитного поля из соотношения 4я(уТО где у- гиромагнитное отношение для парамагнитных атомов; f-расстояние между зонами ячейки; Т-период амплитудной модуляции. На фиг.1 представлена схема устройства для осуществления способа измерения неоднородности мйгнитного поля в экранированном объеме; .2 - прецессия намагниченности оптической ориентированных парамагнитных атомов в двух выделенных зонах ячейки (а) и временная зависимостъ фототока (б) при импульсном включении исследуемого магнитного поля На схеме (фиг.1) обозначены: 1 - источник циркулярно-поляризованного оптического излучения накачки; 2 - источник магнитного поля; 3 - ячейка с парамагнитными атомами; 4 - собирающая линза; ,5 фотодетектор; б - магнитный экран; 7 - узел регистрации. Сущность способа состоит в следующем. Помещают стеклянную ячейку цилиндрической формы, содержащую парамагнитные атомы, в магнитный экран, в котором с помощью источника магнитный индукции создают неоднородное магнитное поле (например, пара колецТельмгольца, часть обмоток которых включена встречно), под действием циркулярно-поляризованного излучения накачки в ячейке происходит орин ентация парамагнитных атомов, находящихся в двух зонах ячейки, выделенных с помощью маски из светонепроницаемого материала, надеваемой на ячейку, или с помощью системы диафрагм, расположенных перед линзой. Результатом ориентации атомов является макроскопическая намагниченность вдоль луча накачки. Способ определения неоднородности магнитного поля в экранированном объеме основан на физическом принципе - возбуждение свободной прецессии парамагнитных атомов одновременно в двух зонах ячейки под действием импульсного включения исследуемого магнитного поля, причем период прецессии однозначно связан с величиной индукции магнитного поля в этих зонах. Чтобы вызвать прецессию, необходимо воздействовать на атомы импульсным магнитным полем, вектор индукции которого направлен перпендикулярно излучению накачки длительность импульса должна быть г Т2 , где Т2 - эффективное время поперечной релаксации атомов,, а скважность импульсов , однако период свободной прецессии-не зависит ни от скважности, ни от длительности импульсов, а определяется амплитудой импульсного магнитного поля, которая равна величине исследуемого магнитного поля В. Из-за неоднородности магнитного поля прецессия намагниченности в указанных зонах ячейки происходите разной скоростью, определяемой лармоиовской частотой; Шп Bi и 0)82. Изменениенамагниченности приводит к изменению светопропускания ячейки, что вызывает появление модуляции интенсивности света, прошедшего через выделенную зону: на лармоновской частоте (фиг.2). С помощью линзы, расположенной после ячейки, происходит смешивание световых потоков, в результате суммарный световой поток оказь1вается промодулированным по амплитуде на частоте, равной полуразности частот свободной прецессии в двух зонах ячейки. Определение периода амплитудной модуляции суммарного потока осуществляется фотодетектором, помещенным в фокусе собирающей линзы. Фототок имеет следующий вид: 1ф 1$ cos 0)n+(tfn .|-t/T2 где Т2 Т2с8ет-Т2тепл- Эффективное время поперечной релаксации, определяемой