Датчик квантового магнитометра Советский патент 1978 года по МПК G01V3/14 

(54) ДАТЧИК КВАНТОВОГО МАтИТОМЕТРА

I

Изобретение относится к области измерения слабых магнитных honeft .объектов на фо не магнитного поля Земля, а именно к устройствам, обеспечивающим нормальную paбoчу магнитометра в широком интервале температур.

В датчиках квантовых магнитометров с оптической накачкой атомов щелочных металлов необходимо строго поддерживать постоянный тепловой режим в объемах ячейки поглошения. Для этого применяют систел термостатирования, состоящую из терморегулятора, нагревательного элемента и тепповбй изоляции .

Известен датчик квантового магнитомет ра, состоящий из ячейки поглощения, размещенной внутри теплоизоп овэнного корпуса, и системы термостатирования со схемой управления. Постоянный тепловой режим ячейки поглощения датчика поддерживается за счет периодического включения намотанного на нее нагревательного элемента L2J.

Однако конструктивные особенности ячейки поглощения обусловленные наличием отростка, линейнъ1Й размер которого примерна

равен ее диаметру, не позволяет таким спо- собом обеспечить равномерный прогрев всей, поверхности -ячейки поглощения, включая отросток. Это снижает точность измерения малых уровней-магнитных попей.

С цепью увеличения точности измерения малых уровней магнитных полей за счет обеспечения равномерного температурного прогрева боковых поверхностей и ооростков ячеек поглощения пространство между ячейками поглощения и стенками теплоизолированного корпуса заполнено немагнитными частиками из Неэлектропроводного материала, обладающего высокой теплопроводностью и удельной теплоемкостью, причем нагревательные элементы размещены равномерно в массе этих частиц. В качестве немагнитных частиц могут быть использованы металлические частицы, например. Мелкие медные иголки, электрически изолированные друг от друга.

С помощью введеннь1х мелких немагнитных частиц легко получить требуемые температурные условия, а их высокая теплоемкость позволяет сохранять на длительный период эти тепловые условия в объеме датчккй tiajiie при выкточенных нагревателях. Учитываяз что при простраисгвеиных ггеремещекийх -в магнитном поле Земли вихревые токи в массе частиц не возн гкают из.эа кх ыалых раемерой и хаотического расположе ния, го дпя гиггания нагревагепьных элементов можно использовать источники как переменной частоты, так и постоянного тока, Кроме того гфименениэ мелких частиц в совокушгости с равномерным размещением в них нагревательных элементов позволяет создать идентичные iBMnepaiypHue условия для всех ячеек кшогоячеечного датчика квантового мап итомечра. На чертеже гцэедставлено описываемое устройство квантового магнитотуютра. Ячейка 1 поглощения, в совокупности с другими згюментамн измерительного блока, заключенная в винипластовый контейнер 2, является основной частью магниточувстви т льного элеменуа 3 датчика квантового маГ. HHTOMBipa. Магниточувствительные элемен, ть 3 поь/ ещ аотся в корпус 4.из теплоизовяанонного материала, корпус 4 одновременно служит и конструкцией для установки маг ниточувствитепьных 3 и нагревательных 5 элементов, а такяда екпсостыо, в которую засыпаются изолированные немагнитные частицы 6 с высокой теплопроводностью и удел ной теплоемкостью. Контроль температуры осущес.твпяется при помощи термодатчика 7. Поддержание заданной температуры в обье .ме ячеек поглощения осуществляется автома ткческй включением и выключением, нагревательных элементов 5 с помощью схемы управпения S системой терморегулирования. Г|зи включении системы терморегулирования чвпло, выделяемое нагревательными элементами 5, распространяется по объему частйц 6, Бгшгод я высокой теплопроводности частиц 6, вокруг ячейки поглощения 1 создаются равномерные температурные условия При достижении оптимальной температуры система терморегулирования отключается, а тепло за счет большой теплопроводности чаотиц 6 и тепловых свойств кфпуса 4 сохраанется на весь период измерений. Такая конструкция датчика квантового магнитометра может найти широкое применение 1ФИ точных измерениях напряженности магнитного поля при изменениях окружающей температуры в широких пределах. Формула изобретения Датчик квантового магнитометра, содержащий ячейки поглощения, размещенные внут ри теплоизолированного корпуса, и систему термостатирования со схемой управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения малых уровней магнитных полей, пространство между ячейками поглощени:я и стенками Kqinyca заполнено немагнитными частицами из неэлектропроводного материала, обладающего высокой теплопроводностью и удельной теплоемкостью, щэичем в указанном пространстве равномерно размещены нагревательные элементы, электрически связанные со схемой управления. 2. Датчик ПОП.1, отличающийс- я тем, что, в качестве немагнитных частиц используют металлические частицы, например, мелкие медные иголки, электрически изолированные аруг от друга. Источники информации, гфинятые во внимание при экспертизе: 1,Авторское свидетельство СССР № 314176, Q 01 V ЗЮО, 1971, 2,Наливайко В, И., В. А,, Шгшук С, М. Система термостабилизацир камер поглощения квантового цез1гевого магнитометра Геофизическая аппаратура, 1973, Быш 53, с, 37-42 .