Способ измерения магнитных полей с использованием ямр Советский патент 1980 года по МПК G01R33/08 G01R3/13 G01V3/14 

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что постоянное магнитное поле включают адиабатически.

Изобретение поясняется чертежом. На фиг. 1 показано движение вектора Нс1магниченности при включении попяризугацего магнитного поля; на . 2 - вид поля поляризации; на фиг. 3 - диаграммы направленности проекций векторов ядерной намагниченности на ось поляризующей катушки .

i Учитьюая, что ось поляризующей катушки в основном расположена под урлом Ч , не равном 90°, к вектору измеряемого поля, то вектор продольН0Й намагниченности АЛт: повернется в|цоль вектора поляризующего поля Нр Ц, в случае адиабатического включения поляризующего поля поляризация рабочего вещества Начнется не с нулевого значения I а с величины прод ольной намагниченности М(см. фиг. 1), т.е. для последующего цикАа измерения, используется продоль ая нг1магниченноСть предыдущего цикIria.

-В тех редких случаях, когда ось (поляризующей катушки располагается |эртогонально: к вектору измеряемого |поля, в предлагаемом способе поля}ризация будет осуществлятся аналогич но, способу Пакарда и Вариана, т.е. ухудшения результатов, получаемых с ПОМОЩЬЮ известного способа, не произойдет ,

Поляризующее поле необходимо включить адиабатически в пределах нескольких эрстед (фиг.2), так как уже при таких значениях будет осуществлен поворот вектора суммарного поля вдоль оси поляризующей катуижи (вектора поляризующего поля). Дальнейшее нарастание.поля до сотен эрстед может осуществляться например, как и в известном, способе, взятом за прототип. Увеличением времени на поляризацию за счет адиабатического включения можно пренебречь, так как на это пойдет приблизительно 1-2 м-сек, вследствие того, что для осуществления условий адиабатичности, вполне достаточно обеспечить угловую скорость вращения суммарного поля на порядок меньше, чем частота прецессии.

Диагр аммы направленности для проекций вектора ядерной намагниченности на ось поляризующей катушки для известного способа и предлагаемото показаны на фиг. 3, где кривая I представляет собой зависимость проекций вектора ядерной намагниченнос,ти на otb поляризующей катушки от угла между векторами измеряемого и поляризующего полей, для прототипа,

а кривая if. - ту Jije зависимость для предлагаемого способа.

Из Фиг.З видно, что кривая II проходит выше, чем кривая I, а при ле равном О и 90 эти кривые совпадарт. При углах 30 и 45°интенсивность полезного сигнала в предлагаемом способе возрастает в 2 раза по сравнению с прототипом, при-ЬО-в 1,5 раза, при-75°в 1,23.раза, npH-lS B 3,12 раза.

Дальнейшего повышения амплитуды полезного сигнала можно также достичь за счет переключения полярности тока поляризующей катушки. Происходит это вследствие того, что настроенный

5 контур датчика протонного магнитометра вносит радиационное затухание в сигнал ядерной прецессии. Известно, что уравнение для свободной прецессии имеет в иди

),

где 4TCyrjQM радиационное затухание; - коэффициент заполнения

5

катушки;

Х - гиромагнитное отношение;

Q - добротность катушки; В случае отрицательного значения

0 Mj, т.е. когда угол Ц (уюжду вектором измеряемого и поляризующего полей больше 90°, радиационное затухание имеет отрицательный знак, и затухание сигнала уменьшается.

5

При угле Ч меньшем 90° полярность поляризующего тока необходимо изменить на обратную, что приведет также к увеличению сигнала за счет уменьшения затухания

Формула изобретения

Способ измерения магнитных полей с использованием ЯМР, основанный на поляризации рабочего вещества перио5дическим воздействием на него постояннЕлм полем и измерении частоты прецессии в промежутках между поляризацией, отличающийся тем, что, с целью повышения точнос0ти измерений, постоянное магнитное поле включают адиабатически. Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе

1.Скроцкий Г.В. и др. Примене5ние динамической поляризации для увеличения, чувствительности и быстродействия ядерных прецессионных магнитометров. Геофизич. аппаратура, 1970, вып.42, с.10-57.

0

2.Померанцев Н.М. и др. Физические основы квантовой магнитометрии. -М: Наука, 1972, с. 117-118

3.Бородин П.М. и др. Ядерный магнитный резонанс в земном поле. -Л: ЛГУ, 1967, с.15 (прототип).

5