Способ измерения постояннойэКРАНиРОВАННОй МЕРы МАгНиТНОйиНдуКции Советский патент 1981 года по МПК G01R33/09 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ ЭКРАНИРОВАННОЙ МЕРЫ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Изобретение относится к метрологии и может быть использовано при калибровке мер магнитной индукции, находящихся внутри магнитных экрано ферромагнитных или сверхпроводящих, в области сверхслабой магнитной индукции. Известен способ проверки мер магнитной индукцииг использующий для сравнения с эталоном метод ЯМР протонов l . Однако этот способ предйазначен для значений магнитной индукции, создаваемой мерами не ниже и кроме того, не применим для экранированных мер. Известен также способ определени постоянной меры магнитной индукции сiпомощью измерительного прибора, предварительно отградуированного по образцовой мере, заключающийся в измерении постоянного электрического тока, проходящего через меру, и магнитной индукции, создаваемой этим током внутри меры, причем для измерения магнитной индукции испол зуют магнитные свойства оптически накачиваемых атомов, заключенных в поглощающую ячейку, помещенную вну мецхл 12.. При измерении постоянной экранированных мер магнитной индукции, предназначенных для создания магнитных полей, погрешность этого метода измерений возрастает ввиду ограниченной чувствительности магнитометрической аппаратуры, а также из-за влияния остат.очных полей экранов,которые становятся сравнимыми с полями, создаваемоми мерой. Экстраполяция значения постоянной, измеренного при больших значениях магнитной индукции, на область сверхслабых магнитных полей приводит к существенной погрешности, так как ввиду нелинейности магнитных свойств материала экрана значение постоянной будет нелинейно згшисеть от значения магнитной индукции, создаваемого мерой. Применить в требуемом диапазоне высокочувствительные квантовые магнитометры с оптической накачкой, основанные на использовании расщепленной зеемайовской структуры aTONroa,невозможно, так как рабочий диапазон этих приборов теоретически ограничен снизу значением ширины резонансной линии, составляющей величину порядка т, а практически еще выше из- . за того, что метрологические характеркстики прибора при малых значениях магнитной индукции существенно ухудшаются. Цель изобретения - повышение 4-04ности измерений в диапазоне сверх- . слабой магнитной индукции. Указанная цель достигается тем, что оптическая накачка производится в направлении, перпендикулярном оси меры, вдоль оси меры дополнительно прикладывают переменное магнитное пола модуляции с частотой Ш , на указанной частоте в квадратуре с полем модуляции синхронно детектируют составляющую интенсивности прошедше го через ячейку света накачки, регу лированием постоянного тока произво дят поиск двух сигналов параметрического резонанса различных порядко п и измеряют значения токовi и 12 соответствующие нулевому значению амплитуды каждого из указанных сигналов внутри резонансной области, и искомую постоянную К опр деляют по формуле I J lil-l-Ml / т-СМ - ia где гиромагнитное отношение ато мов в ячейке. Кроме того, в качестве указанных резонансов используют резонанс нуле вого порядка и резонанс либо первого, либо минус первого порядка, при чем в качестве указанных резонансов используют резонанс первого порядка и резонанс минус первого порядка. В способе используется известное явление параметрического резонанса при поперечной оптической накачке атомарного пара или газа, находящегося в переменном модулирующем магнитном поле Bjcosut и параллельном ему постояннсж магнитном поле с ин,дукцией BO , Интенсивность света накачки, про шедшего через поглощающую ячейку с рабочим веществом,будет при указанных. условиях модулирована на различ ных 1армониках частоты Ш ; Составля щая интенсивности S на первой гармонике частоты модуляции Ш синхрон но детектируемая в квадратуре с по.лем .модуляции B costli-fc, описывается следующим выражением ..ШКм()(тВ.Иш) . ) где Г - релаксационная полуширина f резонансной линии, HQ- стационарная намагниченност атомов рабочего вещества, s hVtir/ Бесселя 1-го рода порядка п от аргумента . Ш . 2ГЗ гидромагнитное отношение дтомов рабочего вещества. Параметрический резонанс наблюается при значениях постоянной магитной индукции В, удовлетворяющих оотношению пШ Т BO(2) . при ,+1, i.2... Резонанс п-го порядка описывается n-m-членом суммы (Ji), причем график зависимости амплитуды сигнгша резонанса -г.о порядка от значения магнитной индукции Bfj имеет вид лоренцевой кривой дисперсии с шириной ДВф 2Г/у, пересекающей ось абсцисс при значениях магнитной индукции, удовлетворякедих условию (2). Поэтому равенство амплитуды резонансного сигнала нулю является индикатором выполнения условия (2) и позволяет при существенных значениях величин ои, п , -у определить значение магнитной индукции В. В частности, при п О наблюдаемый резонанс является индикатором нулевого значения магнитной индукции В, а резонансы при п +1 (которые являются наиболее интенсивными по сравнению с резонансами при больших значениях п) могут служить индикаторами значений магнитной индукции В э - ±. / Значение магнитной индукции BQ является суммой значений магнитной индукции Бд, создаваемой мерой, и магнитной индукции В, связанной с остаточным полем экрана BO + Eg. Значение В/ при изменении тока в мере меняется, а значение В остается постоянным, так что разность значений магнитной индукции, соответству- ющих резонансам различных порядков, не зависит от остаточного магнитного поля .. Следовательно, измерив разность токов, соответствующих нулевым значениям амплитуды сигнала в области резонанса, для двух резонансов различных порядков, умножив частоту модуляции на разность этих порядков и разделив результат на измеренную разность токов и гиромагнитное отношение атомов, получают значение постоянной меры магнитной индукции. В частности можно использовать резонанс нулевого порядка и один из резонансов первого или минус первого порядка, или же оба резонанса порядка ±1, На чертеже показана зависимость амплитуды резонансных сигналов нулевого, первого и минус первого порядков .от значения постоянной магнитной индукции В(,. Порядок каждого резонанса и.значение магнитной индукции, при котором его амплитуда равна нулю, указаны возле соответствукядей резонансной линии. Поскольку ширина линии параметрического резонанса ДВ в зависимости от интенсивности, света накачки и времени тепловой релаксации