ЯДЕРНЫЙ ПРЕЦЁССЙОНМЫй МАГНИТОМЕТР Советский патент 1968 года по МПК G01R33/24 

Изобретения относится к области магнитных измерений, а точнее, к ядерным прецессионным магнитометрам с динамической полйризациёй ядер в подмагничивающем поле.

В известных ядерных прецессионных магйитометрйх ядерная намагниченность увеличивается за счет одного определенного перехода в спектре электронного парамагнитного резонамса рабочего веш.ества, обладающего разрешенной сверхтонкой структурой в слабом подмагничивающем поле.

Предложенный магнитометр отличается от известных тем, что в нем поляризующая катушка включена в колебательный контур, настроенный одновременно на частоты обоих Насыщаемых переходов и подключенный к высокочастотному генератору с помощью фидерной линии, являющейся полуволновой для частоты одного перехода и четвертьволновой для частоты другого. Это позволяет повысить чувствительность, точность и скорость измерений.

На чертеже представленая блок-схема магнитометра.

Датчик / магнитометра состоит из ампулы 2 с рабочим -веществом и системы катушек. Катушка 3 предназначена для приема сигналов свободной прецессии, катушка 4- для компенсации внешних помех, катушки 5 и 5 - для создания вспомогательных подмагНйчйваюЩего и поляризующего полей соответственно. Катушки 3, 4 и 6 - коаксиальны, а катушка 5 выполнена в виде малых колец Гельмгольца с осью, перпендикулярной

оси коаксиальных катушек. Емкости 7 и S в цепи катушки 6 служат для ее согласования с кабелем на двух рабочих частотах, соответствующих частотам насыщенных электронных переходов рабочего вещества. Фильтры 9 и 10

в цепях приемной катушки 3 предохраняют усилитель 11 сигналов свободной прецессии от перегрузки паразитным высокочастотным напряжением, наведенным от поляризующей катушки 6.

При получении «команды на начало работы путем подачи запускающего импульса с блока 12 обработки сигналов свободной прецессии в блоке 13 управления работой магнитометра вырабатываются запускающие импульсы с временными соотношениями, обеспечивающими следующую последовательность работы всех узлов магнитометра. Вначале с помощью коммутатора 14 закорачивается вход усилителя 11, а входной контур (катушки 3, 4, катушки фильтров 9 10 и емкость, установленная на входе усилителя ,11) расстраивается и шунтируется сопротивлением, близким к критическому. Затем с помощью коммутатора 15 подаются питающие напрясокоча-стотный генератор 16, соединенный с колебательным контуром, содержащим поляризующую катущку 6 и емкости 7 и 5, с помощью фидерной линии, являющейся полуволновой для частоты одного перехода и четвертьволновой для частоты -другого. Начинается про-цесс динамической поляри-зации ядер в поле Н Нп+Но, по окончании которого генератор 16 и поле Я выключаются, где: Я-поле, при котором происходит поляризация ядер; Яп-(подмагничивающее поле; Яо-измеряемое поле. Процесс выключения поля Я„ выбран неадиабатическим, в результате чего вектор суммарной намагниченности М «отрывается от ПОЛЯ Я Яп +Яо и начинает прецессировать вокруг него. После затухания переходных процессов во всех депях магнитометра поле Я становится практически р-авным измеряемому Яо. В этот момент времени входной контур настраивается на частоту сигнала свободной прецессии и присоединяется « входу усилителя 11. Начинается -процесс приема сигнала свободной прецессии. Этот сигнал усиливается усилителем 11 и подается в блок 12 обработки сигналов сво бодной прецессии, где из него формируется йоследовательность импульсов, временное положение которых жестко связанно с моментами перехода сигнала свободной прецессии через ноль. Интервал между этими моментами л ;естко связан с величиной измеряемого поля 1 Но | и подлежит последующему измерению в блоке 17, предназначенном для прецезионного измерения частоты следования несинхронных пачек импульсов, разделенных интервалом, примерно равнь1м длительности этих пачек. Для повышения точности этого измерения измеряется интервал не между соседними импульсами, а йежду г-ом и (i + N)-0M. импульсом. Для этого в блок il2 обработки сигналов свободной прецессии введен делитель частоты и стробирующие каскады, пропускающие иа вход блока 17 лищь t-й и (г + Л)-й импульсы. С этой же целью (для исключения влияния переходного процесса во входном контуре после его присоединения ко входу усилителя //) величина / выбирается равной 20-30, т.е. процесс деления начинается не с первого импульса, а с импульса, отстоящего от него на 20-30 периодов сигнала свободной прецессии. Тем самым осуществляется необходимая задержка между началом приема сигналов свободной прецессии и началом периода измерения. После прохождения на вход блока /7 (/-|-Л)-го импульса стробируемые каскады закрываются и на вход блока 13 управления подается очередной запускающий импульс. Затем процессы повторяются. Во время процесса поляризации очередного цикла работы осуществляется процесс регистрации (в блоке 17) (результата измерения предыдущего -цикла работы магнитометра. П р е д .м е т изобретения Ядерный прецессионный магнитометр с динамической поляризацией ядер в подмагничивающем поле, содержащий датчик сигналов с рабочим веществом, высокочастотный генератор, усилительно-регистрирующий блок и блок управления, отличающийся тем, что, с целью повыщения чувствительности, точности и скорости измерений, в н-ем поляризующая катущка включена в колебательный .контур, настроенный Одновременно, на частоты обоих насыщаемых переходов и подключенный к высокочастотному генератору с помощью фиерной линии, являющейся полуволновой для астоты одного перехода и четвертьволновой для частоты другого.