Квантовый дифференциальный магнитометр

Квантовый дифференциальный магнитометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

>688884

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.05.78 (21) 2617900/18-25 (51) М.Кл г G 01 R 33/08

G 01 V 3/14 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

СССР (23) Пр|иоритет— (43) Опубликовано 30.09.79. Бюллетень№ 36 (45) Дата опубликования описания 01.10.79 (53) УДК 550.838 (088.8) ио делам иэобретеиий и открытий (72) Автор ы изобретения

Ю. В. Портной, Б. М. Степанов и С. А. Фоменков (71) Заявитель (54) КВАНТОВЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ

МАГН ИТОМЕТР

Изобретение относится к области магнитных измерений, а именно, к приборам, предназначенным для измерения слабых магнитных полей от близкорасположенных источников без использования магнитоэкранирующих камер и может быть использовано в геофизике, технике эксперимента и биомедицинских исследованиях.

Известен квантовый дифференциальный магнитометр (градиентометр), содержащий два спиновых генератора и фазовый детектор, входы которого подключены к выходам спиновых генераторов (1).

Наиболее близким к изобрст нию по своей технической сущности являе-.ся квантовый дифференциальный магнитометр, содержащий два спиновых фильтра, суммирующий усилитель, выход которого подключен ко входам спиновых фильтров, и фазовый детектор, подключенный параллельно суммирующему усилителю, а входы суммирующего усилителя подключены к выходам спиновых фильтров (2).

Недостатком указанных приборов является малая помехозащищенность при измерении магнитных полей от близкорасполоткенных источников из-за воздействия градиента магнитного поля помех.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в квантовый дифференциальный магнитометр, дополнительно введены третий спиновый фильтр, расположенный между двумя первыми на одинаковом от них расстоянии, н сумматор, причем входы сумматора подключены к выходам двух первых спнновых фильтров, а его выход — к одному нз входов суммирующего усилителя, вход третьего спинового фильтра подключен к второму входу суммирующего усилителя, к выходу которого подключен также и вход третьего спинового фильтра.

На чертеже представлена структурная схема квантового дифференциального магнитометр а.

Прибор состоит из трех идентичных спиновых фильтров 1 — 3 ядерно-прецесснонного типа или с оптической накачкой, распо20 ложенных на одной прямой на одинаковом расстоянии друг от друга, сумматора 4, имеющего единичный .коэффициент передачи, суммирующего усилителя 5, предназначенного для суммирования сигналов и обсс25 печения в цепи обратной связи требуемых амплитудных и фазовых соотношений п фазового детектора б, выход которого является выходом прибора.

Выходы спиновых фильтров 1 и 2 подключены к входам сумматора 4, выход ко688884

G d

Д9Ь4 =

2 дН» дН дз дН

БН=ЛН" . Бср, 45

Н,— Н, Gd

VI 2 дН» ЛНЪ

Нз д9ьЗ дН»

50 торого подключен к одному из входов суммирующего усилителя 5. К другому входу суммирующего усилителя 5 подключен выход спинового фильтра,З. Входы спиновых фильтров 1 1 подключены к выходу суммирующего усилителя 5.,Входы фазового де- 5 тектора б подключены параллельно входам суммирующего усилителя 5.

Предлагаемый квантовый дифференциальный магнитометр работает как спиновый генератор, образованный тремя парал- 10 лельно соединенными сппновыми фильтрами .1 — 3 и усилителем 5.

Характерным при измерении слабых магнитных полей является режим малой расстройки спиновых фильтров. При этом 15 будет наблюдаться одночастотный режим работы спинового генератора, а фазовый сдвиг между сигналами двух любых спиновых фильтров определится формулой: где Л4р — фазовый сдвиг между выходными сигналами спиновых фильтров;

ЛН вЂ” разность напряженностей магнитного поля в точках расположения спиновых фильтров;

ЛН вЂ” .полуширинз резонансной поло- З0 сы спиновых фильтров.

Если прибор работает в условиях помех от удаленного источника, то величину градиента поля помех можно считать постоянной. В этом случае, введя обозначения:

6 — градиент магнитного поля, Н,Н2Нз — напряженности магнитного поля в точках расположения спиновых фильтров 1, 2 и 8, — расстояние между спиновыми 40 фильтрами 1 и 8, а также 2 и 8 можно найти фазовые сдвиги в приборе где Л4рь2 — фазовый сдвиг между сигналами спиновых фильтров 1 и 2, Л<рьз — фазовый сдвиг между сигналами спиновых фильтров 1 и 8. 55

Фазовый сдвиг Л<рь4 на выходе сукматора 4 относительно выхода спинового фильтра 1 будет равен половине фазового сдвига Луп .

В результате Aq»,4=AqII,з, т. е. фазовые сдвиги, обусловленные, градиентом магнитного поля, оказываются равными на входах фазового детектора и, следовательно, не регистрируются прибором. Это увеличивает помехозащищенность прибора.

При измерении слабых магнитных полей их источник располагается в районе спинового фильт1ра З..Величина напряженности магнитного поля БН от этого источника определяется формулой; где Ьр — фазовый сдвиг, регистрируемый фазовым детектором б.

Формула изобретения

Квантовый дифференциальный магHHToметр, содержащий два спиновых фильтра, суммирующий усилитель, выход которого подключен Ко .входам спиновых фильтров, и фазовый детектор, подключенный параллельно суммирующему усилителю, о т л и. ч а ю щ:.I и с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности,:в него дополнительно введены третий спиновый фильтр, расположенный между двумя первыми на одинаковом от HHY расстоянии, и сумматор, причем входы сумматора подключены к выходам двух первых спиновых фильтров, а его выход — к одному из входов суммирующего усилителя, вход третьего спинового фильтра подключен к второму входу суммирующего усилителя, .к выходу которого подключен также вход третьего спинового фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3863144, кл, 324-0.5, 1975.

2. Патент Франции № 1576365, кл. G 01 R

33/02, 1969.

688884 й1

Составитель В. Майорш ин

Техред Н. Строганова

Редактор Н. Коляда

Корректор Н. Снмкнна

Заказ 857/1075 Изд. № 540 Тираж 1090 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тнн. Харьк. фил. пред. «Патент»