Ядерный прецёссйонмый магнитометр

Ядерный прецёссйонмый магнитометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПЙСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2I3936 союз т".светских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт, свидетельства №

Заявлено 25.Ч11.1966 (№ 1093322/26-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 20.lll.1968. Бюллетень №11

Кл. 21а, 71

МПК G 01г

УДК, 621.317,4.08(088.8) Комитет оо делам изобретений и открытий нри Совете Министров

СССР

Дата опубликования описания 12.VI 1968

Авторы изобретения

А. И. Филатов, Л. П. Степанов и В. М. Стоцкий

Уральский политехнический институт им. С. М. Кирова

Заявитель

ЯДЕРНЫЙ flPEUECCHOHHblA МАГНИТОМЕТР

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

В известных ядерных прецессионных магйитометрах ядерная намагниченность увеличивается за счет одного определенного перехода в спектре электронного парамагнитного резонанса рабочего вещества, 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 1 магнитометра состоит из ампулы 2 с рабочим веществом и системы катушек. Катушка 8 предназначена для приема сигналов свободной прецессии, катушка 4— для компенсации внешних помех, катушки 5 и б — для создания вспомогательных подмаг2 ничивающего н поляризующего йолей соответственно. Катушки 8, 4 и б — коаксиальны, а катушка 5 выполнена в виде малых колец Гельмгольца с осью, перпендикулярной оси коаксиальных катушек. Емкости 7 и 8 в цепи катушки б служат для ее согласования с кабелем на двух рабочих частотах, соответствующих частотам насыщенных электронных переходов рабочего вещества. Фильтры 9 и 10

10 в цепях приемной катушки 8 предохраняют усилитель 11 сигналов свободной прецессии от перегрузки паразитным высокочастотным напряжением, наведенным от поляризующей катушки б.

15 При получении «команды» на начало работы путем подачи запускающего импульса с блока 12 обработки сигналов свободной прецессии в блоке 18 управления работой магнигометра вырабатываются запускающие им20 пульсы с временными соотношениями, обеспечивающими следующую последовательность работы всех узлов магнитометра. Вначале с помощью коммутатора 14 закорачивается вход усилителя 11, а входной контур (катуш25 ки 8, 4, катушки фильтров 9 и 10 и емкость, установленная на входе усилителя 11) расстраивается и шунтируется сопротивлением, близким к критическому, Затем с помощью коммутатора 15 подаются питающие напря30 жения на катушку 5 и одновременно на вы213936 сокочастотный генератор lб, соединенный с колебательным контуром, содержащим поляризующую катушку б и емкости 7 и 8, с помощью фидерной линии, являющейся полуволновой для частоты одного перехода и четвертьволновой для частоты другого.

Начинается процесс динамической поляризации ядер в поле Н=Н„ +Н„ по окончании которого генератор lб и поле Н выключаются, где: Н вЂ” поле, при котором происходит поляризация ядер;

̈́— подмагничивающее поле;

Н, измеряемое поле.

Процесс выключения поля Н„выбран неадиабатическим, в результате чего вектор суммарной намагниченности М «отрывается» от поля Н=Н„+Н, и начинает прецессировать вокруг него. После затухания переходных процессов во всех цепях магнитометра поле Н становится практически равным измеряемому Н,. В этот момент времени входной контур настраивается на частоту сигнала свободной прецессии и присоединяется к входу усилителя 11. Начинается процесс приема сигнала свободной прецессии. Этот сигнал усиливается усилителем 11 и подается в блок

12 обработки сигналов свободной прецессии, где из него формируется:последовательность импульсов, временное положение которых жестко связанно с моментами перехода сигнала свободной прецессии через ноль.

Интервал между этими моментами жестко связан с величиной измеряемого поля I Н, I и подлежит последующему измерению в блоке 17, предназначейном для прецезионного измерения частоты следования несинхронных пачек импульсов, разделенных интервалом, примерно равным длительности этих пачек.

Для повышения точности этого измерения измеряется интервал не между соседними импульсами, а между i-ом и (i+N)-ом импульсом. Для этого в блок 12 обработки сигналов свободной прецессии введен делитель частоты

5 и стробирующие каскады, пропускающие на вход блока 17 лишь i-й и (i+N)-й импульсы.

С этой же целью (для исключения влияния переходного процесса во входном контуре после его присоединения ко входу усилителя

11) величина i 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

17 (i + N) -го импульса стробируемые каскады закрываются и на вход блока 18 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.

Предмет 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 повышения чувствительности, точности и скорости измерений, в нем поляризующая катушка включена в колебательный контур, настроенный одновременно, на частоты обоих насыщаемых переходов и подключенный к

40 высокочастотному генератору с помощью фидерной линии, являющейся полуволновой для частоты одного перехода и четвертьволновой для частоты другого.

213936

Составитель С. Лукииская

Редактор И. С. Грузова Техред Т. П. Курилко Корректоры: С. А. Башлыкова и В. В. Крылова

Заказ 1394/13 Тираж 530 Г1одп исное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2