Магнітометр у використанні
Магнітометр - прилад для вимірювання характеристик магнітного поля і магнітних властивостей речовин (магнітних матеріалів). Залежно від обумовленої величини розрізняють прилади для вимірювання: напруженості поля (ерстедметри), напрямки поля (інклінатор і деклінатори), градієнта поля (градієнтометри), магнітної індукції (тесламетри), магнітного потоку (веберметри, або флюксметри), коерцитивної сили (Коерцитиметри) , магнітної проникності (мю-метри), магнітної сприйнятливості (каппа-метри), магнітного моменту. У більш вузькому сенсі Магнітометр - прилади для вимірювання напруженості, напрямки і градієнта магнітного поля. Розрізняють Магнітометр для вимірювань абсолютних значень характеристик поля і відносних змін поля в просторі або в часі. Останні називаються варіометрами магнітними. Магнітометр класифікують також за умовами експлуатації (стаціонарні. На рухомих платформах і т.д.), і, нарешті, відповідно до фізичними явищами, покладеними в основу їх дії.
різновиди магнітометрів
- Магнітостатіческіе магнітометри - засновані на вимірі механічного моменту J, чинного на індикаторний магніт приладу в вимірюваному полі низму; J = [М, низму], де М - магнітний момент індикаторного магніту. Момент J в Магнітометр різної конструкції порівнюється: а) з моментом кручення кварцової нитки (діють за цим принципом кварцові магнітометри і універсальні магнітні варіометри на кварцовою розтяжці володіють чутливістю G
1 нтл); б) з моментом сили тяжіння (магнітні ваги з G
10-15 нтл); в) з моментом, що діє на допоміжний еталонний магніт, встановлений в певному положенні (осі індикаторного і допоміжного магнітів в положенні рівноваги перпендикулярні). В останньому випадку, визначаючи додатково період коливання допоміжного магніту в полі низму, можна виміряти абсолютну величину низму (абсолютний метод Гаусса). Основне призначення магнітостатичних магнітометри - вимір компонент і абсолютної величини напруженості геомагнітного поля (рис. 1), градієнта поля, а також магнітних властивостей речовин.- Електричні магнітометри - засновані на порівнянні низму з полем еталонного соленоїда Н = kl, де k - постійна соленоїда, що визначається з геометричних і конструктивних його параметрів, I - вимірюваний струм. Електромагнітні Магнітометр складаються з компаратора для виміру розмірів соленоїда і обмотки, теодоліта для точної орієнтації осі соленоїда по напряму вимірюваної компоненти поля, потенциометрической системи для вимірювання струму I і чутливого датчика - індикатора рівності полів. Чутливість магнітометри цього типу 1 МСЕ, основна область застосування - вимір горизонтальною і вертикальною складових геомагнітного поля.
- Індукційні магнітометри - засновані на явищі електромагнітної індукції - виникненні ЕРС в вимірювальній котушці при зміні проходить крізь її контур магнітного потоку Зміна потоку dФ в котушці може бути пов'язано: а) зі зміною величини або напряму вимірюваного поля в часі (приклади - індукційні варіометри, флюксметри) . Найпростіший флюксметр (веберметр) являє собою балістичний гальванометр. чинний в сильно переуспокоенном режимі (G
10 - 4 вб / поділ); широко застосовуються магнітоелектричні веберметри з G
10 - 6 вб / поділ, фотоелектричні веберметри з G
10 - 8 вб / поділ та інші; б) з періодичною зміною положення (обертанням, коливанням) вимірювальної котушки у вимірюваному полі; найпростіші тесламетри з котушкою на валу синхронного двигуна володіють G
10 - 4 тл. У найбільш чутливих вібраційних Магнітометр G
0.1 - 1 нтл (нано Тесла); в) зі зміною магнітного опору вимірювальної котушки, що досягається періодичною зміною магнітної проникності пермаллоєвого сердечника (він періодично намагнічується до насичення допоміжним змінним полем збудження); що діють за цим принципом ферозондові МАГНІТОМЕТРИ мають G
0.2 - 1 нтл. Застосовуються для вимірювання земного і космічних магнітних полів, технічних полів, в магнітобіології і т. Д. Квантові МАГНІТОМЕТРИ - прилади, засновані на ядерному магнітному резонансі, електронному парамагнітному резонансі, вільною прецесії магнітних моментів ядер або електронів в зовнішньому магнітному полі і інших квантових ефектах. Для спостереження залежності частоти w прецесії магнітних моментів мікрочасток від напруженості низму вимірюваного поля (w = g низму, де g - магнітомеханічне відношення) необхідно створити макроскопічний магнітний момент ансамблю мікрочасток (ядер або електронів). Залежно від способу створення макроскопічного магнітного моменту і методу детектування сигналу розрізняють: протонні МАГНІТОМЕТРИ (вільної прецесії, з динамічною поляризацією і з синхронною поляризацією), резонансні МАГНІТОМЕТРИ (електронні та ядерні), МАГНІТОМЕТРИ з оптичним накачуванням та інші (докладніше див. В ст. квантовий магнітометр). Квантові МАГНІТОМЕТРИ застосовуються для вимірювання напруженості слабких магнітних полів (в тому числі геомагнітного і магнітного поля в космічному просторі), в геологорозвідці, в магнетохімії (G до 10 - 5 - 10 - 7 нтл). Значно меншу чутливість (G
10 - 5 тл) мають квантові МАГНІТОМЕТРИ для вимірювання сильних магнітних полів. Надпровідні квантові МАГНІТОМЕТРИ засновані на квантових ефектах в надпровідниках. виштовхування магнітного поля з надпровідника (див. Мейснера ефект), квантуванні магнітного потоку в надпровіднику, на залежності від низму критичного струму контакту двох надпровідників. Сверхпроводящими магнітометри вимірюють компоненти геомагнітного поля, вони знайшли застосування в біофізиці. магнетохімії і т. д. Чутливість надпровідних магнітометрів досягає
10 - 5 нтл.
- Гальваномагнітні магнітометри - засновані на явищі викривлення траєкторії електричних зарядів, що рухаються в магнітному полі низму, під дією сили Лоренца. До цієї групи магнітометри відносяться: Магнітометр на ефекті Холла (виникненні між гранями провідної пластинки різниці потенціалів, пропорційної протікає току і низму); Магнітометр на ефекті Гауса (зміні опору провідника в поперечному магнітному полі низму); на явищі падіння анодного струму у вакуумних магнетронах і електронно-променевих трубках (викликаного відхиленням електронів в магнітному полі) та інші. На ефекті Холла заснована дія різного роду Тесламетр для вимірювання постійних, змінних і імпульсних магнітних полів (чутливістю 10 - 4 - 10 - 5 тл; градіентометр і приладів для дослідження магнітних властивостей матеріалів. Чутливість Тесламетр, що працюють на основі ефекту Гаусса, досягає 10 мкв / тл; чутливість електронно-вакуумних Магнітометр
Використання