Способ регистрации напряженности магнитного

Способ регистрации напряженности магнитного

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С.А Н И- Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено ЗО.Х.1969 (№ 1373657/26-25) с присоединением заявки ¹

Приоритет

М. «л. G Olv 3,00

Номитет по делам изобретеиий и открытий ори Совете Мииистрох

С СР

Опубликовано 28.XI1.1972. Бюллетень № 5 за 1973

Дата опуоликования описания Гб.III.1973

УДК 550.838(088.8) Авторы изобретения

Н. Д. Балясный, Н. В. 1(раснтогорская и K. Д. Фридман

Институт прикладной геофизики

Заявитель

СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ НАПРЯЖЕННОСТИ МА! НИТНОГО

ПОЛЯ

При поисках месторождений полезных ископаемых и геологическом картировании важно одновременное измерение параметров гаммаизлучения горных пород и напряженности магнитного поля Земли. Например, месторождения и рудопроявления урана, характеризующиеся высокими интенсивностями гамма-излучения, иногда находятся на участках тектонических нарушений, которые обычно фиксируются аномальными значениями напряженности магнитного поля. Месторождения алмазов связаны с малыми по размерам телами ультраосновных пород, отличающихся высокими значениями напряженности магнитного поля и очень низкими величинами интенсивности гамма-излучения пород. Кислые магматические породы проявляются слабо положительными или отрицательными значениями напряженности магнитного поля и высокими интенсивностями гамма-излучения и т. д.

С другой стороны, одновременные измерения постоянной составляющей и вариаций магнитных и гамма-полей необходимы при космофизических исследованиях околоземного пространства и планет солнечной системы.

В настоящее время для одновременного измерения напряженности магнитного поля и параметров гамма-излучения применяются автономно работающие магнитометры и гаммаспектрометры, например, аэрогеофизическая станция АСГ-48, используемая при поисках с самолета полезны., ископаемых.

Недостатки системы автономно работающих приборов очевидны: большое энергопотребление и вес, необходимость синхронизации во времени измеряемых параметров. В космических исследованиях отмеченные недостатки могут стать решающими.

Предлагается способ регистрации напряженности магнитного поля и энергетического состава гамма-излучения с помощью одного регистрирующего прибора — многоканального сцинтилляционного гамма-спектрометра.

Способ основан на эффекте изменения чувствительности сци тилляционного счетчика под действием внешнего магнитного поля.

Для измерений рекомендуется применять гамма-спектрометр, имеющий два входа: один вход — для регистрации гамма-излучения, другой — для измерения напряженности магнитного поля.

Для определения напряженности магнитного поля со сцинтплляционного счетчика спектрометра снимается магнитная защита, на фотоумножитель для повышения чувствительности подается постоянное магнитное поле, детектор подвергается облучению монохроматического источника гамма-излучения постоянной интенсивности. Импульсы с фотоэлектрон30 ного умпожителя поступают на амплитудный

364914 анализатор, который измеряет их величину (амплитудный анализатор входит в состав гамма-спектрометра). При наложении на фотоэлектронный умножитель измеряемого магнитного поля изменяется фокусировка электронного пучка, а следовательно, и амплитуда импульса на выходе фотоэлектронного умножителя: регистрируя величину изменения этой амплитуды и располагая соответствующей градуировкой, Mo?KHQ определить действующее на умножитель добавочное магнитное поле.

Для повышения чувствительности фотоумножителя можно в каждом каскаде ФЭУ использовать два слоя материалов, резко различающихся по коэффициенту вторичной эмиссии электронов. ФЭУ с такими динодами известны. Однако в данном случае требуется, чтобы умножитель с такими динодами обладал и спектрометрическими свойствами. В этом случае изменение фокусировки электронного пучка под действием магнитного поля будет приводить к более резкому изменению амплитуды импульса на выходе фотоэлектронного умножителя. (Возможны и другие способы повышения чувствительности ФЭУ к магнитному полю).

Для оценки эффективности предложенного способа одновременной регистрации магнитных и гамма-полей были выполнены экспериментальные исследования. Магнитные и гамма-поля измерялись с помощью серийного одномерного гамма-спектрометра АМА-6, имеющего два регистра памяти. В состав спектрометра входит 64-канальный амплитудный анализатор и сцинтилляционный счетчик — фотоэлектронный умножитель с кристаллом

NaI (Tl) . Энергетическая шкала спектрометра квадратичная, ее диапазон б в, ширина канала в центре шкалы-0,15 в. Исследования выполнялись последовательно с серийными фотоэлектронными умножителями ФЭУ-13 и

ФЭУ-49, сочлененными с кристаллами Nal (Tl) соответственно размерами 40Х65 мм и

100Х100 мм. Энергетическое разрешение спектрометра в обоих случаях около 11 /О. В качестве опорного монохроматического источника импульсов постоянной средней амплитуды применялся изотоп цинк-65, испускающий гамма-кванты с энергией 1,12 Мэв.

Следует особо подчеркнуть, что в серийно выпускаемых фотоумножителях конструкцией предусмотрена устойчивость против помех, обусловленных магнитным полем. Тем не менее именно эти ФЭУ (за неимением ФЭУ специальных конструкций) были использованы для оценки эффективности предложенного способа регистрации. Предполагалось, что чувствительность системы будет значительно меньше, чем можно ожидать в случае измерений со специальными ФЭУ.

Для создания внешнего калиброванного магнитного поля применялись квадратные рамки (1Х1 м) . Исследуемые сцинтилля50

Предмет изобрете ния

1. Способ регистрации напряженности магнитного поля при регистрации энергетического состава гамма-излучения, отличающийся тем, что, с целью расширения сферы применения гамма-спектрометров, с детектора спектрометра снимают магнитную защиту, на фотоумножитель подают постоянное магнитное поле, детектор подвергают облучению монохроматическим источником гамма-излучения постоянной интенсивности и по величине изменения амплитуды импульса на выходе фотоэлектронного умножителя судят о напряженности магнитного поля.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью измерения составляющих магнитного поля, детектор спектрометра .ориентируют перпендикулярно искомой составляющей. ционные счетчики укреплялись в центре между рамками, где создаваемое магнитное поле можно считать однородным. Полученные магнитные характеристики, дающие связь между напряженностью магнитного поля и амплитудой регистрируемого импульса — номером канала амплитудного анализатора, показали, что при магнитном поле Н с,(0,5 О, чувствительность стандартных ФЭУ и магнитному полю ничтожна.

При Н,G, ) 1 О, чувствительность резко возрастает и в точке Наг„1,5 О, крутизна характеристики является максимальной:

dH

=пнп=й (n — номер канала спектроdï метра: он соответствует делению шкалы у приборов стрелочного типа). Для ФЭУ-49

Й = 0,03 (канал); для ФЭУ-13 lг 0,15 О, (канал).

Очевидно, что при использовании в качестве регистрирующей системы не 64-канального, а 1000-канального спектрометра (в настоящее время такие спектрометры выпускаются серийно) чувствительность возрастет в 20 раз.

Дальнейшее повышение чувствительности (на

1 — 2 порядка) возможно за счет применения специальных ФЭУ.

Для стабилизации работы фотоэлектронного умножителя и повышения точности измерений предлагается стабилизировать детекторы источником монохроматического гамма-излучения. В этом случае на время измерения магнитного поля стабилизация магнитного детектора отключается.

Для измерения составляющих магнитного поля (вертикальной, горизонтальной) или полного вектора детектор ориентируется так, чтобы ось фотоумножителя была перпендикулярна к искомым составляющим магнитного поля.

40 Энергетический состав гамма-квантов измеряется с помощью второго входа гамма-спектрометра, представляющего собой обычный спектр ометрический детектор гамма-излучения (сцинтилляционный или кристаллический

4> счетчик) .