DE1213912B - Method and device for measuring weak magnetic fields using nuclear induction - Google Patents

Method and device for measuring weak magnetic fields using nuclear induction

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DE1213912B
DE1213912B DEC20380A DEC0020380A DE1213912B DE 1213912 B DE1213912 B DE 1213912B DE C20380 A DEC20380 A DE C20380A DE C0020380 A DEC0020380 A DE C0020380A DE 1213912 B DE1213912 B DE 1213912B
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Germany
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magnetic field
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coil
measured
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Georges Bonnet
Antoine Salvi
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Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/24Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance for measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux

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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

ALAJkALAJk

DEUTSCHES JMWSsSSl· PATENTAMT Int. CL:GERMAN JMWSsSSl PATENT OFFICE Int. CL:

GOIrGOIr

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

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Deutsche Kl.: 2Ie-12German class: 2Ie-12

1213 912
C20380IXd/21e
16. Dezember 1959
7. April 1966
1213 912
C20380IXd / 21e
December 16, 1959
April 7, 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Messen schwacher magnetischer Felder unter Ausnutzung der Kerninduktion und Verwendung einer Flüssigkeit, die Protonen enthält, bei dem man in der Flüssigkeit eine paramagnetische Verunreinigung auflöst, die eine elektronische Resonanzlinie mit Hyperfeinstruktur aufweist, diese Resonanzlinie mit Hilfe eines Hilfsmagnetfeldes hoher Frequenz sättigt, das senkrecht zu dem zu messenden Feld ist, und die Kernfrequenz in dem zu messenden Magnetfeld ermittelt.The invention relates to a method and a device for measuring weak magnetic Fields using nuclear induction and a liquid containing protons, in which one dissolves a paramagnetic impurity in the liquid, the electronic one Has resonance line with hyperfine structure, this resonance line with the help of an auxiliary magnetic field high frequency that is perpendicular to the field to be measured and the core frequency in that too measuring magnetic field determined.

Die von der Kerninduktion Gebrauch machende Meßtechnik wurde erstmalig von Bloch (Physical Review, 70, S. 460, 1946) angegeben, sie besteht im wesentlichen darin, daß man die Frequenz der freien Präzession einer Gesamtheit von Kernen mißt, die in ein permanentes Magnetfeld gebracht wurden und ein kinetisches Moment, den Spin, sowie ein magnetisches Moment haben, die beide nicht Null sind. Um ein Signal mit merkbarer Amplitude auch bei schwachen magnetischen Feldern zu erhalten, ist man genötigt, einerseits Wasserstoffkerne, d. h. Protonen, in einem relativ großen Flüssigkeits- bzw. Wasservolumen von 11 oder mehr zu verwenden und andererseits sich eines Kunstgriffes zu bedienen, der von Packard und Varian (Physical Review, 93, S. 941, 1954) angegeben wurde und den Zweck verfolgt, die Polarisation der Kerne zu erhöhen. Man kann hierzu auch Wat er s und Francis (Journal of Scientific Instruments, 35, S. 88,1958) zitieren.The measuring technique making use of core induction was first used by Bloch (Physical Review, 70, p. 460, 1946) stated, it consists essentially in the fact that one the frequency of the free Measures the precession of a set of nuclei that have been placed in a permanent magnetic field and have a kinetic moment, the spin, as well as a magnetic moment, both of which are non-zero. To get a signal with a noticeable amplitude even with weak magnetic fields, one is forced, on the one hand, hydrogen nuclei, d. H. Protons, in a relatively large volume of liquid or water of 11 or more and, on the other hand, to use a trick called by Packard and Varian (Physical Review, 93, S. 941, 1954) and has the purpose of increasing the polarization of the nuclei. Man can also cite Wat er s and Francis (Journal of Scientific Instruments, 35, p. 88, 1958).

Dieses Verfahren zur Messung eines schwachen Gleichmagnetfeldes h, wie es von Packard und Varian angegeben ist, beruht auf der Ausnutzung eines Phänomens, das sich wie folgt erläutern läßt:This method of measuring a weak DC magnetic field h, as stated by Packard and Varian, is based on the exploitation of a phenomenon which can be explained as follows:

Protonen, die beispielsweise im Wasser enthalten sind, haben bei Abwesenheit eines Magnetfeldes oder bei Einwirken eines nur schwachen Magnetfeldes sämtlich Spins der gleichen Richtung, und es zeigt sich, daß statistisch 50 % dieser Spins den einen Sinn und die anderen 50% den entgegengesetzten Sinn haben.Protons contained in water, for example, have or in the absence of a magnetic field if only a weak magnetic field is applied, all spins are in the same direction, and it shows It turns out that statistically 50% of these spins have one sense and the other 50% the opposite sense to have.

Die Einwirkung eines Magnetfeldes großer Amplitude verändert geringfügig diese Verteilung zugunsten einer der Spin-Populationen, d. h., sie »polarisiert« die Protonen in dem Sinne, daß bei Erreichen des thermischen Gleichgewichts zwischen den Spins und dem Milieu der Umgebung eine geringe Magnetisierung μ auftritt, die parallel zu dem Feld η gerichtet und durch das resultierende magnetische Moment Verfahren und Vorrichtung zum Messen
schwacher magnetischer Felder unter Ausnutzung der Kerninduktion
The action of a magnetic field of large amplitude changes this distribution slightly in favor of one of the spin populations, that is, it "polarizes" the protons in the sense that when the thermal equilibrium between the spins and the environment is reached, a small magnetization μ occurs, which directed parallel to the field η and by the resulting magnetic moment method and device for measuring
weak magnetic fields using core induction

Anmelder:Applicant:

Commissariat ä l'ßnergie Atomique, Paris
Vertreter:
Commissariat a l'ßnergie Atomique, Paris
Representative:

Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,
München 22, Steinsdorfstr. 10
Dipl.-Ing. R. Beetz, patent attorney,
Munich 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Georges Bonnet, Grenoble;Georges Bonnet, Grenoble;

Antoine Salvi, Saint Egreve, Isere (Frankreich)Antoine Salvi, Saint Egreve, Isere (France)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Frankreich vom 23. Dezember 1958 (782472)--France of December 23, 1958 (782472) -

gegeben ist, wobei X die Suszeptibilität des Meßmediums ist.is given, where X is the susceptibility of the measuring medium.

Wenn ein Behälter mit einer derartige Kerne enthaltenden Flüssigkeit in das zu messende kleine Magnetfeld η beispielsweise das Erdfeld, gebracht und außerdem einem permanenten Feld S ausgesetzt wird, das senkrecht zum ersten Feld und wesentlich größer als dieses Feld ist, nimmt die flüssige Masse nach Ablauf einer gewissen Zeitspanne, die von der »Relaxationszeit« abhängt, im Gleichgewichtszustand eine makroskopische Magnetisierung an, die praktisch parallel zu Jp und durch die Formel (1) gegeben ist.If a container with a liquid containing such cores is brought into the small magnetic field η to be measured, for example the earth's field, and is also exposed to a permanent field S which is perpendicular to the first field and significantly greater than this field, the liquid mass takes after a For a certain period of time, which depends on the "relaxation time", a macroscopic magnetization occurs in the equilibrium state, which is practically parallel to Jp and is given by the formula (1).

Wenn man nun das Feld h' plötzlich zum Verschwinden bringt, so daß nur noch das zu messende Feld η übrigbleibt, führt der Vektor der resultierenden Magnetisierung μ auf Grund der gyromagnetischen Eigenschaften der Kerne, auf die diese zurückzuführen ist, eine Präzessionsbewegung um die Richtung des Feldes fi aus, bis die neue Gleichgewichtsorientierung erreicht ist.If the field h 'is suddenly made to disappear, so that only the field η to be measured remains, the vector of the resulting magnetization μ leads, due to the gyromagnetic properties of the nuclei to which this is due, a precession movement around the direction of the Field fi until the new equilibrium orientation is reached.

Das mit der Präzession des resultierenden Magnetisierungs-Vektors μ sich drehende Feld induziert inThe rotating field with the precession of the resulting magnetization vector μ induces in

einer das Meßmaterial umgebenden Spule, die in geeigneter Weise angeordnet ist, eine Wechsel-EMK, deren Frequenz/ mit der Größe oder AmplitudeH des Feldes η durch die Formel von Larmora coil surrounding the measuring material, which is arranged in a suitable manner, an alternating EMF, the frequency / with the size or amplitude H of the field η by the formula of Larmor

= XH = XH

verknüpft ist, in der γ eine charakteristische physikalische Konstante des betreffenden Kernes ist. Dieis linked, in which γ is a characteristic physical constant of the nucleus in question. the

609 557/131609 557/131

3 43 4

Messung eines Magnetfeldes unter Anwendung der erhöht wird. Das magnetische Moment der Kern-Kerninduktion wird also auf eine Frequenzmessung spins in der Flüssigkeit, die durch die elektronischen zurückgeführt. Spins relaxiert werden, kann dann unter genau defi-Measurement of a magnetic field using which is increased. The magnetic moment of the core-core induction So it is based on a frequency measurement that spins in the fluid through the electronic returned. Spins are relaxed, can then under exactly defined

Die Verwendung des Hilfsfeldes ~H' entspricht nierten Bedingungen einen beträchtlichen Wert er-The use of the auxiliary field ~ H ' corresponds to ned conditions a considerable value

einem doppelten Zweck; man erzielt eine Vergröße- 5 reichen, der in sehr schwachen Feldern (kleiner alsa dual purpose; a magnification is achieved that is 5 in very weak fields (smaller than

rung der resultierenden Magnetisierung der Substanz ungefähr 10 Gauß) unabhängig von der Größe destion of the resulting magnetization of the substance about 10 Gauss) regardless of the size of the

und kann daher ein ausreichend starkes Signal auf- magnetischen Feldes ist. So ist beispielsweise imand can therefore produce a sufficiently strong signal on the magnetic field. For example, in the

nehmen, und weiterhin wird eine Präzession dieser Erdfeld die Polarisation der Protonen ungefährtake and continue a precession of this earth field will approximate the polarization of the protons

Magnetisierung herbeigeführt. 4000fach stärker als ohne diesen Effekt. Dann führtMagnetization brought about. 4000 times stronger than without this effect. Then leads

Die zur Messung relativ Schacher Magnetfelder « man das Phänomen der durch die "Messung zu ererforderliche Verwendung eines starken Polarisa- fassenden Kernresonanz durch unterschiedliche Vertionsfeldes W der Größe von 100 bis 200 Oersted fahrensmaßnahmen herbei.The relatively Schacher magnetic fields for measuring the phenomenon of the use of a strong polarization-capturing nuclear resonance, which is required by the measurement, by means of different vertical fields W of the size from 100 to 200 Oersted driving measures.

macht jedoch die Anwendung dieses Verfahrens, das Entsprechend der französischen PatentschriftHowever, the application of this method makes the corresponding to the French patent specification

an sich im Prinzip einfach ist, schwierig. Das pola- 1174136 wird die Flüssigkeitsmenge, welche dieis in principle easy, difficult. The pola- 1174136 becomes the amount of fluid which the

risierende Feld muß nämlich in einer äußerst kurzen 15 paramagnetischen Verunreinigungen enthält und demrising field must namely contain in an extremely short 15 paramagnetic impurities and the

Zeitspanne — in weniger als 30 με bei der Verwen- zu messenden Magnetfeld H sowie einem zu diesemTime span - in less than 30 με with the magnetic field H to be measured and one for this

dung eines Magnetometers zur Messung eines Erd- senkrechten Wechselfeld HRF der elektronischen Re-generation of a magnetometer for measuring an alternating field H RF perpendicular to the earth of the electronic re-

feldes — zum Verschwinden gebracht werden, denn sonanzfrequenz der Verunreinigung unterworfen ist,field - to be made to disappear, because the resonance frequency is subject to pollution,

das Spektrum der Abnahme des Magnetfeldes bei von einer Spule umgeben, deren Achse zur Kupplungthe spectrum of the decrease in the magnetic field when surrounded by a coil, whose axis to the coupling

seiner Beseitigung muß eine spektrale Energiedichte 20 mit dem Kernfrequenzfeld Hn in einer Richtung senk-its elimination must be a spectral energy density 20 with the nuclear frequency field H n in one direction.

bei der Larmorschen Kernfrequenz aufweisen, die recht zu den beiden obenerwähnten Feldern angeord-at the Larmorian core frequency, which are arranged right to the two above-mentioned fields.

genügend groß ist, um Transitionen zu erzielen. In net ist.is big enough to achieve transitions. In net is.

Anbetracht der relativ großen Energie, die in dem Diese Spule bildet die Induktivität des Resonanz-Feld der Spule gespeichert ist, wenn ein relativ großes kreises eines Pound-Spektrometers. Dieses enthält Feld erzeugt wird, ergibt sich aus dieser Bedingung 35 einen Oszillator, der einen Wechselstrom erzeugt, ein Abschaltproblem, das sehr schwierig zu lösen ist. dessen Frequenz ungefähr gleich der KernfrequenzConsidering the relatively large amount of energy in the this coil forms the inductance of the resonance field the coil is stored when a relatively large circle of a pound spectrometer. This contains Field is generated, this condition 35 results in an oscillator that generates an alternating current, a shutdown problem that is very difficult to solve. its frequency roughly equal to the core frequency

Außerdem bedingt die Leistung, die zur Erzeugung in dem zu messenden Feldi? ist. Das von der oben-In addition, the power required for generation in the field to be measured is. The one from above

des polarisierenden Feldes notwendig ist, einen er- erwähnten Spule erzeugte Feld hat nicht genau dieof the polarizing field is necessary, a field generated by a coil does not have exactly that

heblichen apparativen Aufwand für die Durchfüh- Frequenz der Kernresonanz. Um diese zu ermitteln,considerable expenditure on equipment for the implementation frequency of the nuclear resonance. To determine this,

rung dieses Verfahrens. 30 überlagert man dem schwachen magnetischen Gleich-tion of this procedure. 30 is superimposed on the weak magnetic constant

Schließlich wird der Ablauf des Phänomens der feld H ein sehr schwaches Magnetfeld ha von etwaEventually the phenomenon of the field H becomes a very weak magnetic field h a of about

freien Präzession stark durch Inhomogenität des zu 50 Hz; das gesamte modulierte Magnetfeld H + ha free precession strong due to inhomogeneity of 50 Hz; the total modulated magnetic field H + h a

messenden Magnetfeldes beeinflußt, was den Haupt- nimmt dabei auch den Wert an, der einer Kernreso-measuring magnetic field influences what the main one also assumes the value of a nuclear resonance

grund für Messungsgenauigkeiten darstellt, wenn man nanzfrequenz entspricht und gleich der Frequenz desrepresents the reason for measurement accuracy if one corresponds to the nance frequency and equals the frequency of the

die Schwierigkeiten berücksichtigt, die in dem Auf- 35 von der Spule erzeugten Feldes ist. Diese Resonanztakes into account the difficulty that is in the field generated by the coil. This response

rechterhalten einer hohen Homogenität in einem so wird sodann aus dem Phänomen der Energieabsorp-right to maintain a high degree of homogeneity in a so then from the phenomenon of energy absorption

großen Flüssigkeitsvolumen liegen, wie es im vor- tion ermittelt, die dabei auftritt. Man erfaßt dannlarge volume of liquid lie, as determined in the vor- tion that occurs in the process. One then grasps

liegenden Falle benutzt werden muß. den Augenblick- bzw. den Momentanwert derlying trap must be used. the instantaneous or instantaneous value of the

Es wäre an sich möglich, den Verbrauch an elek- Periode des Hilfswechselfeldes, bei der die Energie-It would in itself be possible to reduce the consumption of elec- Period of the auxiliary alternating field in which the energy

trischer Energie zu verringern und damit die Auf- 40 absorption entsteht, und ermittelt daraus die exaktetric energy and thus absorption arises, and from this determines the exact

gäbe der Abschaltung zu vereinfachen, indem man Kernresonanz durch Anwendung der Formel vonwould simplify the shutdown by taking nuclear magnetic resonance by applying the formula of

ein weniger starkes polarisierendes Feld benutzt und Larmo r.uses a less strong polarizing field and Larmo r.

die Menge der Flüssigkeit erheblich verringert; beide Diese Verfahrensweise benötigt einen erheblichen Maßnahmen sind aber nachteilig für die Genauigkeit Aufwand an empfindlichen und komplizierten Geräder Messung, da sie auf jeden Fall die Größe des 45 ten, insbesondere einen Oszillator, einen Oszillofür die Erzeugung der Präzessionsfrequenz wesent- graphen, einen Generator für das Weehselfeld niedrilichen resultierenden magnetischen Moments herab- ger Frequenz und die notwendigen elektronischen setzen und so das Verhältnis zwischen dem zu mes- Vorrichtungen zur Ermittlung der Phase des Resosenden Signal und dem Störpegel verkleinern. nanzphänomens. Infolgedessen ist die Durchführungsignificantly reduces the amount of liquid; Both of these procedures require a considerable amount of effort Measures are, however, disadvantageous for the accuracy of the expenditure on sensitive and complicated straight gears Measurement, as it is definitely the size of the 45th, in particular an oscillator, an oscillator for the generation of the precession frequency essential graph, a generator for the Weehsel field low resulting magnetic moment of lower frequency and the necessary electronic set and thus the relationship between the devices to be measured for determining the phase of the resosend Reduce the signal and the interference level. nance phenomenon. As a result, the implementation

Ein anderes Verfahren zur Messung von Magnet- 5° dieses Verfahrens schwierig.Another method for measuring magnetic 5 ° this method difficult.

feldern unter Ausnutzung der Kerninduktion, das Nach der französischen Patentschrift 1177112 ist eine Messung schwacher Felder gestattet, ist von die Flüssigkeitsmenge von einer Spule umgeben, Abragam, Solomon und Combrisson ange- welche einen Teil eines Schwingkreises mit möglichst geben worden (Comptes rendues de l'Academie des hohem Überspannungskoeffizienten (Q ^ 1000) bil-Sciences, 8. 7.1957, Tome 245, p. 157 bis 160, sowie 55 det, dessen Resonanzfrequenz in der Nähe der Kernfranzösische Patentschriften 1174136 und 1177112). resonanz-Frequenz der Protonen der Flüssigkeits- fields using the core induction, which is according to French patent 1177112 allows measurement of weak fields, is surrounded by the amount of liquid in a coil, Abragam, Solomon and Combrisson used part of an oscillating circuit with as much as possible (Comptes rendues de l'Academie des high surge coefficient (Q ^ 1000) bil-Sciences, 8. 7.1957, Tome 245, p. 157 to 160, as well as 55 det, whose resonance frequency is close to the core French patents 1174136 and 1177112). resonance frequency of the protons of the liquid

Nach diesem Verfahren, das den Overhauser- menge ist. Der Nachteil dieser Maßnahme ist darin Effekt als Kunstgriff zur Erhöhung der Kernpolari- zu sehen, daß unter diesen Bedingungen die gemessation in dem zu messenden Magnetfeld ausnutzt, sene Resonanzfrequenz durch dem System anhafsetzt man dem schwachen Gleichmagnetfeld if eine 60 tende Fehler »gefälscht« wird, weil durch die beiden Flüssigkeitsmenge aus, in der eine paramagnetische gekuppelten Systeme mit einander benachbarten ReVerunreinigung aufgelöst ist, die eine elektronische sonanzfrequenzen eine Frequenzverschiebung be-Resonanzlinie mit Hyperfeinstruktur aufweist, und dingt ist.According to this procedure, which is the Overhauser set. The disadvantage of this measure is therein Effect as a trick to increase the nuclear polar- to see that under these conditions the measurement in the magnetic field to be measured uses its resonance frequency through the system the weak DC magnetic field is "falsified" because of the two Amount of liquid in which a paramagnetic coupled system with adjacent re-contamination is dissolved, which is an electronic sonanzfrequenzen a frequency shift be-resonance line with hyperfine structure, and is ding.

sättigt diese Resonanzlinie durch ein Hochfrequenz- Die vorliegende Erfindung gestattet es, die Nachfeld Hgp. Die den Elektronen zugeführte Energie 65 teile öder Meßfehler der oben beschriebenen Verlud zum Teil durch Relaxation auf die Protonen fahren zu vermeiden. saturates this resonance line with a high frequency The present invention allows the after-field Hgp. The energy supplied to the electrons is partly to avoid measuring errors caused by the load described above, partly by relaxation on the protons.

übertragen, bei denen der Anteil der Spins des einen Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertestransferred in which the proportion of spins of one The present invention relates to an improved

Sinnes im Verhältnis zu den Spins des anderen Sinnes' Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung schwa-Sense in relation to the spins of the other sense 'procedure and a device for measuring

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eher magnetischer Felder unter Anwendung der Unterdrückung oder Beseitigung des magnetischenrather magnetic fields using the suppression or elimination of the magnetic

Kerninduktion, bei dem die Nachteile oder Meßfehler Hilfsfeldes dient.Core induction, in which the disadvantages or measurement errors are used in the auxiliary field.

der bekannten Verfahren vermieden sind; die Ver- Das nach dem neuen Verfahren arbeitende Ma-the known methods are avoided; The company working according to the new process

besserung nutzt die Erhöhung der Kernpolarisation gnetometer, das nun beschrieben werden soll, ist alsImprovement takes advantage of the increase in the nuclear polarization gnetometer, which is now to be described as is

aus, die auf dem Overhauser-Abragam-Effekt be- 5 tragbares Meßgerät ausgeführt. Die Energiequelle istfrom that carried out on the Overhauser-Abragam effect be 5 portable measuring device. The source of energy is

ruht. demnach eine Akkumulatorbatterie von 12 V (ob-rests. therefore a storage battery of 12 V (whether

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Messen wohl auch 6 V genügen könnten),The method according to the invention for measuring could probably also suffice 6 V),

eines schwachen Magnetfeldes unter Ausnutzung der In der F i g. 1 ist ein Hochfrequenzoszillator 1 füra weak magnetic field utilizing the In the F i g. 1 is a high frequency oscillator 1 for

Kerninduktion und Verwendung einer Flüssigkeit, die Lieferung der zum Sättigen der elektronischenNuclear induction and use of a liquid, the supply of to saturate the electronic

die Protonen enthält, bei dem man in der Flüssig- i° Resonanzlinien der sich in der Meßflüssigkeit 2 be-contains the protons, in which one is in the liquid i ° resonance lines which are in the measuring liquid 2

keit eine paramagnetische Verunreinigung auflöst, findenden paramagnetischen Verunreinigung erfor-the ability to dissolve a paramagnetic impurity, finding paramagnetic impurity requires

die eine elektronische Resonanzlinie mit Hyperfein- derlichen Energie vorgesehen. Die Resonanzfrequenzwhich provided an electronic resonance line with hyperfine energy. The resonance frequency

struktur aufweist, diese Resonanzlinie mit Hilfe hängt von der Art des paramagnetischen Radikalsstructure, using this line of resonance depends on the nature of the paramagnetic radical

eines Hilfsmagnetfeldes hoher Frequenz sättigt, das und der gewählten Resonanzlinie ab sowie von demof an auxiliary magnetic field of high frequency saturates that and the selected resonance line from and from that

senkrecht zu dem zu messenden Feld ist, und die 15 Wert des Hilfsmagnetfeldes, das die Polarisation be-is perpendicular to the field to be measured, and the 15 value of the auxiliary magnetic field that determines the polarization

Kernfrequenz in dem zu messenden Magnetfeld er- wirkt.Core frequency in the magnetic field to be measured takes effect.

mittelt, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, Für den Fall, daß die verwendete paramagnetische daß die Flüssigkeit — etwa für die Dauer einiger Verunreinigung das Nitrosodisulfonat des Kaliums Sekunden — einem zusätzlichen Gleichmagnetfeld hc und das Hilfsfeld 3 Gauß ist, liegt diese Resonanzausgesetzt wird, das im wesentlichen senkrecht zu 20 frequenz in der Nähe von 60 MHz. Ein Koaxialdem zu messenden Magnetfeld H und dem Magnet- kabel 3 von geeigneter Länge und eine Anpassungsfeld hoher Frequenz H^F liegt und dessen Größen- anordnung 4 verbinden den Oszillator 1 mit einer Ordnung kaum größer als die des zu messenden FeI- gegen die Flüssigkeit durch ein geeignetes Dielektrides H ist, daß dann die Intensität dieses Hilfsfeldes kum isolierten Hochfrequenzspule 5, die im Inneren in einer sehr kurzen Zeit auf den Wert Null zurück- 25 des Behälters 2 angeordnet ist. Der Behälter 2 hat gebracht und nach restlosem Verschwinden dieses ein Fassungsvermögen von etwa 100 cm3 und entFeldes die Frequenz des Feldes der Kernfrequenz ge- hält Wasser, in dem die Verunreinigung aufgelöst ist. messen wird. Wie aus der Fig. 2 ersehen werden kann, setztaverages, is essentially characterized in that, in the event that the paramagnetic liquid used is exposed to an additional constant magnetic field h c and the auxiliary field 3 Gauss - for example, the nitrosodisulphonate of potassium for the duration of some impurity, this resonance is the essentially perpendicular to 20 frequency near 60 MHz. A coaxial magnetic field H to be measured and the magnetic cable 3 of suitable length and a matching field of high frequency H ^ F and its order of magnitude 4 connect the oscillator 1 with an order hardly greater than that of the field to be measured against the liquid A suitable dielectric H is that then the intensity of this auxiliary field cumulatively isolated high-frequency coil 5, which is arranged inside the container 2 to the value zero in a very short time. The container 2 has brought and after it has completely disappeared a capacity of about 100 cm 3 and entFeldes the frequency of the field of the core frequency held water in which the contamination is dissolved. will measure. As can be seen from Fig. 2, sets

Gemäß der Erfindung wird also die Polarisation in sieh die Hochfrequenzspule 5 aus einer oder zweiThus, according to the invention, the polarization in the high frequency coil 5 is one or two

der Meßflüssigkeit durch Anwendung des Over- 3° Windungen eines isolierten Drahtes 6 zusammen, diethe measuring liquid by applying the over 3 ° turns of an insulated wire 6 together, the

hauser-Abragam-Effekts erhalten, das Hilfsfeld hat derart ausgerichtet sind, daß das von ihnen gesehaf-Hauser-Abragam effect, the auxiliary field has been aligned in such a way that the

lediglich die Aufgabe, die Orientierung der resultie- fene Magnetfeld senkrecht zu dem Magnetfeld η only the task of orienting the resulting magnetic field perpendicular to the magnetic field η

renden Magnetisierung derart zu ändern, daß diese liegt, das man messen will und dessen Richtungchanging magnetization so that it lies, which one wants to measure and its direction

in eine Richtung fällt, die ungefähr senkrecht zu der durch den Pfeil 7 veranschaulicht ist.falls in a direction approximately perpendicular to that illustrated by arrow 7.

des zu messenden Feldes liegt. Auf diese Weise 35 Eine weitere Spule 8, deren Achse senkrecht zuof the field to be measured. In this way 35 another coil 8, the axis of which is perpendicular to

reicht ein Verhältnis in der Größenordnung von 5 der der ersten Spule 5 sowie auch senkrecht zura ratio on the order of 5 that of the first coil 5 as well as perpendicular to it is sufficient

zwischen diesen beiden Feldern vollkommen aus. Es Richtung des Magnetfeldes S liegt, ist unmittelbarbetween these two fields. It is in the direction of the magnetic field S is immediate

ergibt sich so ein sehr geringer Aufwand an elektri- um das Gefäß 2 herumgewickelt. Diese zweiteThis results in a very low amount of electrical equipment being wound around the vessel 2. This second

scher Energie und eine erhebliche Vereinfachung des Spule 8 hat eine doppelte Aufgabe:shear energy and a considerable simplification of the coil 8 has a double task:

Problems der schnellen Unterbrechung des magneti- 4° Sie soll einerseits das magnetische Hilfsfeld schaf-Problem of the rapid interruption of the magnetic 4 ° On the one hand, it should create the auxiliary magnetic field.

sierenden Stromes; diese Unterbrechung kann mit fen, das die Ausrichtung der Spins ändert und da-sizing stream; this interruption can be caused by changing the alignment of the spins and

einfachen elektronischen Mitteln durchgeführt durch ihre spätere Präzession bedingt, und anderseitssimple electronic means carried out due to their later precession, and on the other hand

werden. auch das durch die Präzession induzierte Signal auf-will. also record the signal induced by the precession

Unter Bezugnahme auf die schematischen Fig. 1 nehmen.Referring to the schematic fig.

bis 3 der Zeichnung soll jetzt ein lediglich der Erläu- 45 Dieses Signal wird über eine Relaisschaltung 9 terung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienendes einem Verstärker 10 zugeleitet, der auf die Resonanz-Durchführungsbeispiel beschrieben werden. Die Ein- frequenz der Protonen in dem gemessenen Feld abzelheiten der Verfahrensdurchführung und der An- gestimmt ist; das verstärkte Signal wird sodann Ordnung der Vorrichtung, die im Zusammenhang mit einem Frequenzmesser 11 zugeleitet, der -ein diesem Beispiel beschrieben werden, sind als Bestand- 50 Frequenzmesser der Dekadenzähltype ist.
teile der vorliegenden Erfindung anzusehen, wobei es Der Hochfrequenzoszillator 1, der Verstärker 10 jedoch klar sein dürfte, daß alle äquivalenten Mittel und der Frequenzmesser 11 sind Geräte bekannter in gleicher Weise benutzt werden können, ohne den Bauart und werden infolgedessen nicht in ihren Ein-Rahmen der Erfindung zu überschreiten. zelheiten beschrieben.
3 to 3 of the drawing, an amplifier 10 is only intended to be used as an explanation. The frequency of the protons in the measured field details the process execution and which is attuned; the amplified signal is then order of the device, which is fed in connection with a frequency meter 11, which - in this example, are described as a component - is frequency meter of the decade counter type.
The high-frequency oscillator 1, the amplifier 10, however, it should be clear that all equivalent means and the frequency meter 11 are devices known in the art can be used in the same way without the type and are consequently not in their one-frame of the invention to exceed. details described.

In der Zeichnung sind lediglich die zum Verstand- 55 Es ist jedoch darauf aufmerksam zu machen, daßIn the drawing only those for understanding are 55 It should be noted, however, that

nis der Erfindung notwendigen Elemente dargestellt; der Verstärker und der Frequenzmesser sehr leichtnis of the invention necessary elements shown; the amplifier and the frequency meter very easily

einander entsprechende Elemente der Figuren tragen mit Transistoren ausgestattet werden können; inCorresponding elements of the figures can be equipped with transistors; in

gleiche Bezugszeichen. Es zeigt diesem Falle braucht die Stromversorgungsanord-same reference numerals. It shows that the power supply arrangement needs

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ma- nungl2, die in der schematischen Darstellung durch gnetometers, das unter Ausnutzung der Kerninduk- 60 ein Rechteck versinnbildlicht und aus der Batterie 131 shows a schematic representation of a Manungl2, which in the schematic representation by gnetometer, which symbolizes a rectangle using the core inductance 60 and from the battery 13

tion gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet, gespeist wird, lediglich die zum Betrieb des Hoch-tion according to the present invention works, is fed, only the operation of the high-

Fi g. 2 einen Schnitt durch die Meßmenge in Flüs- frequenzoszillators notwendige hohe Spannung zuFi g. 2 shows a section through the high voltage required in the flow frequency oscillator

sigkeit, in der die Kernspins für die Messung ausge- liefern, d. h. etwa eine Leistung von IS W, wenn derspeed in which the nuclear spins deliver for the measurement, d. H. about an output of IS W, if the

nutzt werden; dieser Schnitt zeigt auch die Anord- Spule 5 eine Hoehfrequenzleistung von ungefähr 5 W nung der Spulen für die Hoch- und die Niederfre- 65 zugeführt werden muß.be used; This section also shows the arrangement coil 5 a high frequency power of approximately 5 W tion of the coils for the high and low frequencies 65 must be supplied.

quenz, Bei dem Betrieb oder der Benutzung des neuenquenz, When operating or using the new

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Um- Gerätes sind zwei zeitlich aufeinanderfolgende Vor-Fig. 3 is a schematic representation of the Um- device are two chronologically successive pre-

schaltanordnung, die insbesondere zur schnellen gänge zu unterscheiden:Switching arrangement, which is particularly to distinguish between fast gears:

7 87 8

a) Man schickt über die Relaisschaltung 9 einen Hierzu dient der Widerstand 15, dessen Ohmwert in Gleichstrom in die Niederfrequenzspule 8, um die der Größenordnung von 500 000 Ω liegt; der Wert Q resultierende Magnetisierung der Protonen recht- liegt dann in der Nähe von 10, und die Oszillation hat winklig zu dem zu messenden Feld η auszurichten. eine Dauer von einigen Millisekunden mit einer Die zu dieser Orientierung notwendige Zeit hängt 5 maximalen Spannung in der Größenordnung von von der Art der paramagnetischen Verunreinigung 10 V. Es gibt dabei praktisch kein Abschalt- oder und ihrer Konzentration sowie der Art des Lösungs- Umschaltproblem mehr.a) A) is sent via the relay circuit 9. The resistor 15 is used for this purpose, the ohmic value of which in direct current in the low-frequency coil 8 is around 500,000 Ω; the value Q resulting magnetization of the protons is then close to 10, and the oscillation has to be oriented at an angle to the field to be measured η . a duration of a few milliseconds with a maximum voltage of the order of magnitude of the type of paramagnetic contamination 10 V. There is practically no switch-off or its concentration as well as the type of solution switching problem.

mittels ab. Wenn als paramagnetische Verunreini- Wenngleich man auch unter diesen Bedingungenby means of. If as a paramagnetic impurity, even if you do under these conditions

gung des Nitrosodisulfonat des Kaliums in millimole- ohne weiteres ein mechanisches Relais verwendennitrosodisulphonate of potassium in millimoles- without further ado, use a mechanical relay

kularer Konzentration in Wasser aufgelöst ist, be- ίο könnte, ist jedoch die Benutzung eines elektronischenIf the concentration is dissolved in water, it could be, but the use of an electronic one

dingt dieser Verfahrensschritt nur einen Zeitaufwand ' Relais vorzuziehen, weil die Unterbrechung durchThis procedural step only requires a time 'relay to be preferred because the interruption by

von ungefähr 2 Sekunden. Das orientierende Magnet- ein derartiges Relais sehr schnell erfolgt und auchof about 2 seconds. The orienting magnet- such a relay takes place very quickly and also

feld hat die Größenordnung von 3 Gauß. Während nicht von dem Zustand metallischer Kontakte ab-,field is of the order of 3 Gauss. While not deviating from the state of metallic contacts,

dieser Zeitspanne ist der Verstärker 10 kurzgeschlos- hängt. Infolgedessen sind die Meßwerte ohne weite-the amplifier 10 is short-circuited during this period. As a result, the measured values are

sen und der Zähler des Frequenzmessers 11 auf Null 15 res zu wiederholen bzw. zu reproduzieren,sen and to repeat or reproduce the counter of the frequency meter 11 to zero 15 res,

eingestellt. Da außerdem der innere Widerstand R eines elek-set. Since the internal resistance R of an electrical

b) Mit Hilfe einer einfachen Programmschaltung ironischen Relais nicht Null ist, so wird dadurch wird sodann über die Relaisschaltung 9 die plötz- weiterhin eine Zeitkonstante in den Stromkreis der liehe Unterbrechung des Hilfsfeldes ausgelöst und das Feld erzeugenden Spule 8 eingeführt. In dem ge-. die Niederfrequenzspule 8 an die Eingangsklemmen ao wählten Ausführungsbeispiel ist das Verhältnis LJR des Verstärkers 10 angelegt, um die Präzessionsfre- in der Größenordnung von 500 μβ, und die Ausrichquenz zu ermitteln. tung oder Orientierung der Kernspins erfolgt in demb) With the help of a simple program circuit, the ironic relay is not zero, then a time constant is then triggered via the relay circuit 9 in the circuit of the loan interruption of the auxiliary field and the field-generating coil 8 is introduced. In the ge. the low-frequency coil 8 to the input terminals ao selected embodiment, the ratio LJR of the amplifier 10 is applied in order to determine the precession frequency of the order of 500 μβ, and the alignment frequency. tion or orientation of the nuclear spins takes place in the

Die Dauer der Frequenzzählung liegt in der glei- magnetischen Hilfsfeld ohne irgendeine Präzession, chen Größenordnung wie die des vorangegangenen Das Relais 16 empfängt ein Betätigungssignal S, The duration of the frequency count is in the same magnetic auxiliary field without any precession, of the order of magnitude as that of the previous one. The relay 16 receives an actuation signal S,

Verfahrensschrittes. 25 sein sich schließender Kontakt 17 leitet über denProcess step. 25 his closing contact 17 conducts via the

Es ist darauf hinzuweisen, daß man ohne weiteres Widerstand 18 von ungefähr 500 Ω eine genügend den Hochfrequenzoszillator 1 während der Zähl- hohe Polarisationsspannung, die die Gitter der Röhre periode stillsetzen kann, wodurch der mittlere Strom- 19 (Type 12 AU 7) positiv macht. Gleichzeitig be-, verbrauch verringert wird. Die durch den Over-, wirkt das Schließen des Kontaktes 20 des Relais 16 hauser-Effekt induzierte Polarisation verläuft — wie 30 die Erregung des Relais 21. Das Schließen des Konauch die freie Präzession — nach einem mit der taktes 22 dieses Relais verbindet die Batterie, die Zeit abnehmenden Gesetz, das durch die Relaxations- mit ihrem negativen Pol an der Klemme 23 liegt, zeit gegeben ist. über die Röhre 19, deren innerer Widerstand durchIt should be pointed out that without any further resistance 18 of approximately 500 Ω a sufficient the high frequency oscillator 1 while counting high polarization voltage that grids the tube period can stop, whereby the mean current 19 (Type 12 AU 7) makes positive. Simultaneously load, consumption is reduced. The closing of the contact 20 of the relay 16 acts through the over- The polarization induced by the Hauser effect runs like the excitation of the relay 21. The closing of the Konauch the free precession - after one with the clock 22 this relay connects the battery, the Time decreasing law, which is due to the relaxation with its negative pole at terminal 23, time is given. via the tube 19, the internal resistance of which is through

Die Umschaltvorrichtung, die in der Relaisschal- das Potentiometer 24 (zur Einstellung der »Hilfszeit«) tung9 enthalten ist,, wurde in Fig. 3 ausführlicher 35 geregelt wird, mit der Spule 8. Das Relais 21 verbindargestellt. det durch seinen zweiten Kontakt 25 das Kabel 26,The switching device in the relay switch- the potentiometer 24 (for setting the »auxiliary time«) tion9 is contained, was regulated in more detail 35 in FIG. 3, with the coil 8. The relay 21 is connected. det through its second contact 25 the cable 26,

Um eine Störung des Feldes am Ort der Messung das zum Eingang des Verstärkers 10 führt, mit der zu vermeiden, wird diese Anordnung im Abstand Masse.To a disturbance of the field at the location of the measurement that leads to the input of the amplifier 10, with the to avoid this arrangement is spaced mass.

von 1 oder 2 m von der Niederfrequenzspule 8 auf- Am Ende der »Orientierungsperiode« wird die Ergestellt und mit dieser Spule über ein Koaxialkabel 40 regung des Relais 16 unterbrochen. Der Kontakt 17 14 verbunden, dessen Kapazität C0 nicht vernachläs- öffnet sich, infolge der Wirkung der Zusatzbatterie sigbar ist. 27 (von ungefähr 10V) werden die Gitter der Röhreof 1 or 2 m from the low-frequency coil 8 at the end of the "orientation period" is created and with this coil via a coaxial cable 40 excitation of the relay 16 is interrupted. The contact 17 14 connected, the capacity of which C 0 is not negligible, opens, as a result of the action of the additional battery, can be detected. 27 (of about 10V) become the grids of the tube

Es liegt daher eine parasitäre Kapazität C0 von 19 stark negativ, wodurch die Röhre 19 gesperrt 100 oder 20OpF an den Klemmen der Induktivität wird. Die Dauer der Unterbrechung des elektroni-L0 der Niederfrequenzspule 8. 45 sehen Relais ist durch den Widerstand 28 und dieThere is therefore a parasitic capacitance C 0 of 19 strongly negative, whereby the tube 19 is blocked 100 or 20OpF at the terminals of the inductance. The duration of the interruption of the electronic L 0 of the low frequency coil 8. 45 see is through the resistor 28 and the relay

Wenn man plötzlich den Magnetisierungsstrom Kapazität zwischen Gitter und Masse bestimmt. Mit unterbricht, der durch L0 hindurchfließt, stellt sich einem Widerstand 28 von 100 000 Ω liegt diese ein Ausgleichsvorgang in dem L0-C0-Stromkreis ein, Dauer in der Größenordnung einer Mikrosekunde.
der periodisch oder gedämpft verlaufen kann. Das Öffnen des Kontaktes 20 hebt die Erregung
If you suddenly determine the magnetizing current capacitance between grid and ground. With interrupts that flows through L 0 , a resistance 28 of 100,000 Ω occurs, this is a balancing process in the L 0 -C 0 circuit, duration in the order of magnitude of a microsecond.
which can be periodic or attenuated. Opening the contact 20 removes the excitement

Aus Gründen des Stromverbrauchs ist es günstiger, 5° des Relais 21 auf, aber der Kondensator 30 an den mit einem periodischen Ausgleichsvorgang zu arbei- Klemmen dieses Relais verzögert sein Abschalten, ten, vorausgesetzt, daß die Eigenfrequenz weit größer Infolgedessen bleibt auch während der Dauer des ist als die Larmor-Frequenz bei der Kernpräzession. Abschaltausgleichsvorganges in der Spule 8 der Die Niederfrequenzspule 8 hat bei dem Beispiel Dämpfungswiderstand 15 eingeschaltet sowie der 4000 Windungen, die in vier Scheiben aufgeteilt sind; 55 Verstärkern kurzgeschlossen. Sobald das Relais 21 der Draht hat einen Durchmesser von 4Ao mm und ausgeschaltet, wird der Widerstand 15 abgeschaltet ist mit Seide isoliert. Die Eigenfrequenz dieser An- und die Spule 8 wird über den Kontakt 31 mit dem Ordnung ist bei einer Leitungskapazität Co von 15OpF Verstärkern verbunden, so daß nun eine Messung etwa gleich F0 = 15 kHz. Um ein Hilfsfeld von der Präzessionsfrequenz erfolgen kann. In Anbe-3 Gauß zu schaffen, kommt man mit einem Strom 60 tracht der geringen Spannungserhöhung bei dem von 10 mA aus, was einem ohmschen Spannungs- Ausgleichsvorgang ist es möglich, die Röhre 19 abfall V von 1V entspricht. durch einen Transistor zu ersetzen. Dies muß jedochFor reasons of power consumption it is better to open 5 ° of the relay 21, but the capacitor 30 to work with a periodic equalizing process.This relay delays its switch-off, provided that the natural frequency remains much higher as a result of this also during the duration des is than the Larmor frequency at the core precession. Switch-off compensation process in the coil 8 of the The low-frequency coil 8 has switched on damping resistor 15 in the example and the 4000 turns, which are divided into four disks; 55 amplifiers short-circuited. As soon as the relay 21 the wire has a diameter of 4 Ao mm and switched off, the resistor 15 is switched off and is insulated with silk. The natural frequency of this on and the coil 8 is connected via the contact 31 with the order is with a line capacitance Co of 150 pF amplifiers, so that now a measurement is approximately equal to F 0 = 15 kHz. To an auxiliary field of the precession frequency can be done. To create in Anbe-3 Gauss, one comes with a current 60 endeavoring the small voltage increase at that of 10 mA, which corresponds to an ohmic voltage equalization process, the tube 19 is possible to drop V from 1V. to replace with a transistor. However, this must

Es ist bekannt, daß bei einem Überspannungsver- ein Hochfrequenztransistor sein, damit er eine hältnisQ des Stromkreises L0-C0 der oszillierende schnelle Abschaltung oder Trennung durchführen Spannungsverlauf bei der Abschaltung eine größte 65 kann; er muß ungefähr 100 mW (bei Speisung mit Amplitude C- V hat und seine Hüllkurve mit einer 6V) als Verlust abführen können und erne Gegen-Zeitkonstante von QInF0 abnimmt. Man hat ein spannung in der Richtung Emitter—Basis von 20 V Interesse daran, diese Überspannung zu verkleinern. zulassen.It is known that a high-frequency transistor can be used in an overvoltage circuit so that it can carry out a ratio of the circuit L 0 -C 0 of the oscillating fast shutdown or separation. it must be able to dissipate about 100 mW (when supplied with amplitude C- V and its envelope curve with a 6V) as a loss and an anti-time constant of QInF 0 decreases. A voltage in the direction of the emitter-base of 20 V is interested in reducing this overvoltage. allow.

Man erkennt, daß während der Periode der Präzessionsfrequenzmessung die Relais nicht gespeist werden, um das Magnetfeld nicht zu stören, das gerade dann gemessen wird. Aus dem gleichen Grunde werden gegebenenfalls Kleinrelais (Miniatur-Relais) für Fernbetätigung verwendet, deren Volumen an ferromagnetischem Material sehr gering ist.It can be seen that during the period of the precession frequency measurement the relays are not fed in order not to disturb the magnetic field which is being measured at that moment. For the same Basically, small relays (miniature relays) are used for remote control if necessary, their volume of ferromagnetic material is very low.

Es wurde bereits oben gesagt, daß die Menge der Meßflüssigkeit höchstens 100 cm3 sein soll, was eine Erleichterung hinsichtlich der Forderung nach Homogenität des Feldes ergibt. Obgleich das soeben beschriebene Gerät tragbar ist und nur einen geringen Stromverbrauch aufweist, liegt die Genauigkeit der Messung in der gleichen Größenordnung wie bei den viel größeren bekannten Geräten, die eine Messung der freien Präzession durchführen. Wenn man sich mit einer Genauigkeit von ± 10~5 Oersted begnügt, kann man das Flüssigkeitsvolumen auf 10 cm3 verringern und nur 1W Hochfrequenzleistung aufwenden. It has already been said above that the amount of liquid to be measured should be at most 100 cm 3 , which simplifies the requirement for homogeneity of the field. Although the device just described is portable and has a low power consumption, the accuracy of the measurement is of the same order of magnitude as that of the much larger known devices which perform a measurement of free precession. If you are satisfied with an accuracy of ± 10 ~ 5 Oersted, you can reduce the liquid volume to 10 cm 3 and only use 1W high frequency power.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Messen eines schwachen Magnetfeldes unter Ausnutzung der Kerninduktion und Verwendung einer Flüssigkeit, die Protonen enthält, bei dem man in der Flüssigkeit eine paramagnetische Verunreinigung auflöst, die eine elektronische Resonanzlinie mit Hyperfeinstruktur aufweist, diese Resonanzlinie mit Hilfe eines Hilfsmagnetfeldes hoher Frequenz sättigt, das senkrecht zu dem zu messenden Feld ist, und die Kernfrequenz in dem zu messenden Magnetfeld ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit — etwa für die Dauer einiger Sekunden — einem zusätzlichen Gleichmagnetfeld (hc) ausgesetzt wird, das im wesentlichen senkrecht zu dem zu messenden Magnetfeld (H) und dem Magnetfeld hoher Frequenz (HRF) liegt und dessen Größenordnung kaum größer als die des zu messenden Feldes (H) ist, daß dann die Intensität dieses Hilfsfeldes in einer sehr kurzen Zeit auf den Wert Null zurückgebracht und nach restlosem Verschwinden dieses Feldes die Frequenz des Feldes der Kernfrequenz gemessen wird.1. A method for measuring a weak magnetic field using nuclear induction and using a liquid containing protons, in which a paramagnetic impurity is dissolved in the liquid, which has an electronic resonance line with a hyperfine structure, this resonance line is saturated with the aid of an auxiliary magnetic field of high frequency, which is perpendicular to the field to be measured, and determines the core frequency in the magnetic field to be measured, characterized in that the liquid - for a period of a few seconds - is exposed to an additional DC magnetic field (h c ) which is essentially perpendicular to the measuring magnetic field (H) and the high frequency magnetic field (H RF ) and its order of magnitude is hardly larger than that of the field to be measured (H) , that the intensity of this auxiliary field is then brought back to zero in a very short time and after complete Disappearance of this field the frequency of the field of the core frequency ge will measure. 2. Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, bei dem die Sättigung der elektronischen Resonanzlinie mit Hyperfeinstruktur durch eine Spule erfolgt, deren Achse senkrecht zu dem zu messenden Feld liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in an sich bekannter Weise eine zweite Spule (8) aufweist, deren Achse senkrecht zu dem zu messenden Feld (H) bzw. Pfeil (7) und zur Achse der ersten Spule (5) liegt, die jedoch zur Erzeugung eines Gleichmagnetfeldes (hc) dient, dessen Größenordnung kaum höher liegt als die des zu messenden Feldes; daß Einrichtungen (Relaisschaltung 9) vorgesehen sind, um in sehr kurzer Zeit dieses schwache Gleichmagnetfeld auf den Wert Null zu bringen, und daß ferner Schaltmittel (9, 10) vorhanden sind, die das Anschließen eines Frequenzmessers (11) an die zweite Spule während der Dauer der Messung gestatten, während der das schwache Gleichmagnetfeld verschwunden ist.2. Device for performing the method according to claim 1, in which the saturation of the electronic resonance line with hyperfine structure is carried out by a coil whose axis is perpendicular to the field to be measured, characterized in that the device has a second coil in a manner known per se (8), the axis of which is perpendicular to the field to be measured (H) or arrow (7) and to the axis of the first coil (5), which, however, serves to generate a DC magnetic field (h c ) , the magnitude of which is hardly higher than that of the field to be measured; that devices (relay circuit 9) are provided in order to bring this weak direct magnetic field to the value zero in a very short time, and that switching means (9, 10) are also present, which allow the connection of a frequency meter (11) to the second coil during the Allow the duration of the measurement during which the weak DC magnetic field has disappeared. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur schnellen "Unterbrechung des Gleichmagnetfeldes (hc) der zweiten Spule (8) durch negative Polarisation zweier Steuergitter einer Doppeltriode(19 in Fig. 3) erfolgt, deren Anodenstrom die Stromstärke in der Spule steuert, und daß diese Spule erst nach dem Abklingen der elektrischen Schwingungen, welche durch das Verschwinden des Gleichmagnetfeldes entstehen, an einen Frequenzmesser (11) anschließbar ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that for the rapid "interruption of the direct magnetic field (h c ) of the second coil (8) by negative polarization of two control grids of a double triode (19 in Fig. 3), the anode current of the current in the coil controls, and that this coil can only be connected to a frequency meter (11) after the electrical oscillations, which arise due to the disappearance of the DC magnetic field, have decayed. In Betracht gezogene Druckschriften:
Revue Generale de l'Electricite, 67 (1958), S. 365 bis 384.
Considered publications:
Revue Generale de l'Electricite, 67 (1958), pp. 365 to 384.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen For this purpose, 1 sheet of drawings 609 557/131 3.66 © Bundesdruckerei Berlin609 557/131 3.66 © Bundesdruckerei Berlin
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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