Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано в области геофизики, геологоразведки и основано на принципё регистрации смещения электронного луча магнитным полем. Известны квантовые магнитометры для измерения слабых вариаций магнит ного, поля, основанные на измерении частоты Лармора прецессии с оптической накачкой атомов щелочных металлов, обладающие высокой чувствительностью, но требующие для измерений большое количество сложных приборов и аппаратуры, а также обладающие такими недостатками,как нелинейность зависимости между частотой и полем, рриентационная зависимость частоты, неспособность измерения весьма слабых магнитных полей 1. Известны также измерители слабых магнитных полей, основанные на регистрации отклонения электронного луча магнитным полем 2. В этих устройствах внутри вакуумированной трубки расположены посл довательно электронная пушка, ферро магнитные наконечники концентратбра магнитного поля с зазором для прохождения электронного луча, две пары пластин электростатического отклонеНИН, экран с мишенью (электродами). Регистрация смадения электронного луча под действием магнитного поля осуществляется измерением разности токов с электродов мишени, а также замены электродов термопарами или термисторами и соответствугацей регистрацией разности температур. К недостаткам указанных устройств следует отнести трудности регистрации малой разности токов с электродов из-за вторичной электронной эмиссии и вибрации электродов электронной пушки и пластин отклонения. С целью повышения чувствительности и помехоустойчивости в устройство для измерения слабых магнитных полей, содержащее электроннолучевую трубку с двумя парами отклоняющих пластин и экраном, покрытым люминофором, фотоумножитель с входным окном, блок демодуляции время-импульсных сигналов и регистрирукщий блок, введены диафрагма с двумя взаимно перпендикулярными крестообразными щелями, расположенная между экраном электроннолучевой трубки и входным окном фотоумножителя, и генератор круговой развертки, вход которого подсоединен к отклоняющим пластинам электроннолучевой трубки, а выход - ко входу блока демодуляции время-импульсных сигна лов, при этом выход фотоумножителя подсоединен ко входу блока демодуляции время-импульсных сигналов, выход которого подключен к регистрирующему -блоку.. Кроме того, между экраном электроннолучевой |трубки и диафрагмой с дву мя взаимно перпендикулярными крестообразными щелями расположен объектив оптическая ось которого совпадает с осями симметрии электроннолучевой трубки и фотоумножителя. На фиг. 1 и фиг. 2 изображены блок схемы устройства; на. фиг. 3 - ввд А-А; на фиг. 4 - временные диаграммы Электроннолучевая трубка (ЭЛТ) 1 Содержит электронную пушку2, две пары отклоня ощих пластин 3 и 4. К экрану 5 ЭЛТ 1, покрьггому люминофором, плотйо прилегает входное окно б фотоумножителя (ФЭУ). Между ними находится тонкая светонепроницаемая диафрагма 7, которая может быть нанес ена на окно 6 ФЭУ напылением метад ла. В диафрагме 7 имеются узкие крестообразные щели 8. К пластинам 3 и 4 ЭЛТ присоединен генератор круговой : развертки 9, т.е. источник синусои- дальных напряжений, сдвинутых по фазе, на 90. Выход ФЭУ б подключен к входу блока 10 демодуляции время-импульсного сигнала, содержащего усилитель 11, формирователи 12 импульсов, узел 13 разделения импульсов по четырем каналам, два триггера 14 и 15 и интегрирующие RC - цепочки 16 и .17 Выходной сигнал измеряется приборами 18 и 19, ВХОДЯЩИМИ: в регистрирующий блок 20. Между ЭЛТ 1 и ФЭУ б может быть помещен объектив 21. Расстояние между экраном 5, объективом 21 и окном ФЭУ 6 подбирают таким образом, чтобы на диафрагме 7 получить оптическое изображение светового пятна 22. Устройство (фиг. 1) функционирует следующим образом. Световое пятно на экране ЭЛТ совершает круговое сканиро .вание,. Положение центра окружности скандирования зависит, в частности, бт величины и направления вёкторайндукции В, При сканировании Свет от пятна подаётся в ФЭУ б только через щели 8 диафрагмы 7. За один период вращения в ФЭУ б возникаит ЗГёШрё йи,пульса. Если центр окружности сканирования совпадает с центром Д иафрагмы 7, импульсы с ФЭУ б след5пот через одинаковые интервалы. Если центр окружности сканирования сместился под действием магнитного поля., то интервалы между импульсами становятся раз личными (фиг. 4 а), т.е. в сигнале ФЭУ 6 возникает время-импульсная модуляция, глубина которой пропорциональна В. Выделение полезной информации происходит с помощью блока демодуляции время-импульсного сигнала 10 и регистрирующего блока 20. Разделение импульсов по четырем каналам происходит с помощью узла 13, на одни входы которого подаются усиленные и сформированные импульсы с ФЭУ б, а на другие входы синхроимпульсы, полученные от генератора круговой развертки 9. Пара импульсов от противоположных плеч креста на ФЭУ 6 запускает с несчетных входов триггеров 14 и 15, которые ввдают сигнал в виде меандра. Ьсли центр окружности не смещен, то постоянная составляющая в меандре отсутствует. В противном случае длительности положительных и отрицательных прямоугольных импульсов триггеры 14 к 15 различны, и постоянная составляющая вьщеляется с помощью интегрирую й RC-цепочки 16 и 17. Можно показать, что линейное смеение светового пятна на экране 5 ЭЛТ 1 под действием магнитного поля равно: V- Bi - 4 где К - длина, на протяжении которой Происходит .отклонение электронного луча (практически - это расстояние от электронной пушки до экрана ЭЛТ), и - ускоряющее напряжение, - 1,75 х X 10 . С 3 . Ю см/с. Согласно (1) при и 300 в, е 10 см, В 1 гаусс, X 10 мм. Известно, что с помощью фотоэлектрических микроскопов можно измерить положение центра сканирования светового пятна с точностью О,Г - 0,01 мкм. Таким образом, в приведенном примере точность измерения В составляет Ю гаусс. Дальнейшее повышениё точности возможно путем увеличения длины f , уменьшения размеров светового пятна и увеличения его яркости; последние два условия могут быть выполнены путем применения ЭЛТ 1с высоковольтным ускоряющим анодом, расположенным вблизи экрана (не показано). При этом на протяжении электроны движутся с. малой скоростью под действием малого напряжения и. . Пойышение чувствительности быть достигнуто путем создания увелиЧённЬго изображения круга сканирования на входном окне ФЭУ б с помощью объектива 21. Потери в световом потоке в этом случае компенсируются более чётким оптическим изображением по сравнению с непосредственным контактом ФЭУ б и ЭЛТ iV так как в этом случае неизбежныискажения из-за конечной толщины стекла ЭЛТ 1 и ФЭУ б.
Дополнительное повышение точности может быть достигнуто с помощью концентраторов магнитного поля, наполюсники которых могут быть размещены внутри ЭЛТ (не показано) . Однако в этом случае нельзя определить направления вектора В.
Формула изобретения
1.Устройство для измерения слабых магнитных полей,содержащее электроннолучевую трубку с двумя парами отКЛОНЯЮ1ДИХ пластин и экраном, покрытым люминофором, фотоумножитель с входным окном, блок демодуляции время-импульсных сигналов и регистрирукадий блок, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и помехоустойчивости, в него введены диафрагма с двумя вэаим- . но перпендикулярными крестообразными щелями, расположенная между экраном электроннолучевой трубки и входным окном фотоумножителя, и генератор круговой развертки, вход которого подсоединен к отклоняющим пластинам электроннолучевой трубки, а выход ко входу блока демодуляции время-им пульсных сигнсшов, при этом выход фотоумножителя подсоединен ко входу блок адемодуляции время-импульсных игнгшов, выход.которого подключен к регистрирующему блоку,
2. Устройство поп.1,-отличающееся тем, что между экраном э лектроннолучевой трубки и диафрагмой с двумя взаимно перпендикулярными крестообразными щелями расположен объектив, оптическая ось которго совпсщает с осями симметрии электроннолучевой трубки и фотоумножитеря. .
Источники информации, щ)инятые во внимание при экспертизе
1.Авторское свидетельство ,СССР № 297321,.G 01 V 3/00, ,
2,Патейт США 3727127, кл. 324-44, 1971.
; здг
3
tjl
иг.2
«гЛ
ФЗУ
jLJl
Л Л
