DE1232254B - Messkopf fuer ein gyromagnetisches Magnetometer - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Int. Cl.:

GOIr

DEUTSCHES J|l|t» PATENTAMT Deutsche KL: 2Ie-12

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1232254

Aktenzeichen: V 15199 IX d/21 e

Anmeldetag: 13. Oktober 1958

Auslegetag: 12. Januar 1967

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen magnetischer Felder, und zwar ein Magnetometer, in dem die Präzession von Atomteilen, beispielsweise von Kernen, in einem unbekannten magnetischen Feld ausgenutzt wird, um die Stärke des Feldes genau zu messen.

Die Methode, magnetische Felder durch die Messung der Präzession von Atomteilen, beispielsweise von Kernen, die magnetisches und gyroskopisches Moment besitzen, zu bestimmen, ist in der USA.-Reissue-Patentschrift 23 769 von Rüssel H. V ar i an beschrieben. Bei einem Magnetometer, das freie Präzessionen eines Kernes ausnutzt, verwendet man als Kerne die Protonen in einer Menge Wasser oder Benzin od. dgl. Der Meßkopf, der eine Probe eines solchen Stoffes enthält, wird in das magnetische Feld, das gemessen werden soll, gebracht; beispielsweise wird das erdmagnetische Feld gemessen, und eine starke polarisierende magnetische Feldstärke H_a wird zunächst auf die Protonen durch Anwendung einer Spule, die die Menge Materie umschließt, zur Einwirkung gebracht, so daß die magnetischen Momente M₀ der Protonen im wesentlichen unter rechtem Winkel zu dem erdmagnetischen Feld ausgerichtet werden. Das polarisierende magnetische Feld wird dann hinreichend lang zur Einwirkung gebracht, so daß die magnetischen Kernmomente sich ausrichten; beispielsweise wird das polarisierende Feld für 3 Sekunden zur Einwirkung gebracht. Dann wird das Feld plötzlich abgeschaltet, woraus sich ergibt, daß die magnetischen Kernmomente im wesentlichen senkrecht oder zumindest unter einem bestimmten erheblichen Winkel zur Richtung des erdmagnetischen Feldes gerichtet sind und dann um die Richtung des erdmagnetischen Feldes Präzessionen mit der Larmorfrequenz der Kerne ausführen können. Die Larmorfrequenz wird durch die Gleichung bestimmt ω = y_v · H, wobei H die Stärke des erdmagnetischen Feldes und γ_ρ eine Konstante ist, die als das gyromagnetische Verhältnis der Kerne bezeichnet wird. Das gyromagnetische Verhältnis ist eine genau bestimmte Konstante, und daher ist die Frequenz der Präzession direkt proportional der Stärke des erdmagnetischen Feldes. Die eine Präzessionsbewegung ausführenden magnetischen Momente induzieren eine Spannung in der die Menge Wasser umgebenden Spule, und in gewissen Fällen wird eine weitere, besondere Aufnahmespule ungefähr unter einem rechten Winkel zu dem erdmagnetischen Feld und zu dem polarisierenden Feld angeordnet; in den meisten Fällen aber benutzt man die gleiche Spule, die zur Erzielung der Polarisation benutzt wurde. Die Frequenz des aufgenommenen Meßkopf für ein gyromagnetisches Magnetometer

Anmelder:

Varian Associates, Palo Alto, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. phil. G. B. Hagen, Patentanwalt,
München-Solln, Franz-Hals-Str. 21

Als Erfinder benannt:

Weston Arthur Anderson,

Palo Alto, Calif. (V. St. Α.);

Ing. John Martin Mathias, Oberaigeri (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 14. Oktober 1957 (689 937)

Signals wird genau gemessen, und entsprechend der oben angegebenen Gleichung wird die Stärke des magnetischen Feldes bestimmt. Wenn man Protonen verwendet, ist die Larmorfrequenz, die dem erdmagnetischen Feld (0,5 Gauß) entspricht, ungefähr 2 kHz. Die Meßanordnung ist außerordentlich empfindlich, da die Präzession bzw. die Larmorfrequenz nur von der Stärke des erdmagnetischen Feldes und der Konstanten y_p abhängt. Für die Protonen von Wasser ist γ_ρ sehr genau gemessen worden, ungefähr mit einer Genauigkeit von 1: 40 000. Relative Messungen können noch genauer gemacht werden und sind nur den grundsätzlichen Bedingungen der Meßapparatur unterworfen.

Die Spannung, die in der Aufnahmespule durch die die Präzessionsbewegung ausführenden magnetischen Kernmomente induziert wird, hat eine maximale Amplitude unmittelbar nach dem Abschalten des polarisierenden magnetischen Feldes und klingt danach schnell ab, da die Präzessionsbewegungen der Kerne in dem erdmagnetischen Feld immer weniger kohärent werden. Da diese Periode, in der Empfang von Signalen stattfinden kann, nur kurz ist, müssen die Signale mit ihrer optimalen Amplitude und frei von Störungen aufgenommen werden, sofern ihre Frequenz genau festgestellt werden soll. Es wurde bei bisher benutzten Apparaten festgestellt, daß geringe Störungen des magnetischen Feldes, die in der Nähe der Aufnahmespule auftreten, von der Auf-

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nahmespule angezeigt werden und in beträchtlicher besitzen und elektrisch in Serie geschaltet sind, wobei

Weise die Messung des magnetischen Feldes im Wege die Spulen im Abstand voneinander angeordnet sind

der Messung der Präzessionsbewegung magnetischer und ihre Achsen in Bezug aufeinander .ausgerichtet

Momente beeinträchtigen. Im allgemeinen treten sind.

solche Störungen des magnetischen Feldes als allge- 5 Eine weitere Ausbildungsform der Erfindung bemeine Rauschstörungen des freien Präzessions- steht in einer Empfangsspule der vorstehend erörtersignals auf, und in vielen Fällen überdecken sie die- ten Art, bei der die Spulen in Serie geschaltet sind freien Präzessionssignale, die man messen will. und die Spulen nebeneinanderliegen, so daß ihre Die Erfindung beschreibt eine Magnetometer- Achsen parallel angeordnet sind, nicht aber zusamanordnung, bei der die Empfangsspule so ausgebildet io menfallen; dabei sind die magnetischen Momente ist, daß die nachteilige Beeinflussung der freien Prä- nach verschiedenen Richtungen gerichtet.
Zessionssignale beseitigt wird, die auf äußere und zu- Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreifällig erfolgende Störungen des magnetischen Feldes bung im Zusammenhang mit den Figuren erläutert, in der Nähe der Empfangsspule zurückzuführen ist. Es zeigt

Ein Meßkopf für ein gyromagnetisches Magneto- 15 F i g. 1 das Prinzipschaltbild eines bekannten Ma-

meter, bei welchem durch Anwendung eines polari- gnetometers, das die Messung freier Präzessionen

sierenden magnetischen Feldes eine Ausrichtung der vorsieht; in diesem Fall ist eine einzige Empfangs-

Quantenzustände von Atomen erfolgt und die freien spule vorgesehen, die ein starkes magnetisches Feld

Präzessionssignale, die sich unter dem Einfluß des zu erzielen gestattet und auch zum Empfang des ma-

zu messenden Magnetfeldes ergeben, gemessen wer- 20 gnetischen Feldes dient, das durch die freie Präzes-

den, kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, sion bedingt ist,

daß die der Aufnahme der freien Präzessionssignale F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Meßdienende Spulenanordnung aus mindestens einem kopfes einer Anordnung gemäß F i g. 1, wobei die Spulenpaar besteht, das durch Teilspulen gleicher Feldlinien der Präzessionsbewegungen ausführenden Achsrichtung, jedoch von entgegengesetztem Wick- 25 Kerne und die Feldlinien äußerer Störungen gezeigt lungssinn gebildet ist und die zur anfänglichen Aus- sind,

richtung der Atome vorgesehenen Mittel so ausge- F i g. 3 eine schematische Darstellung einer Ausbildet sind, daß Atomgruppen, die sich in zwei Rau- führungsform des Erfindungsgedankens, und zwar ist men von Teilspulen in bezug auf die Präzessions- eine Empfangsspule gezeigt, wobei die magnetischen signale in einer sich gegenseitig unterstützenden 30 Feldlinien, die durch Präzessionsbewegungen ausfüh-Weise hintereinandergeschaltet sind, für ein außer- rende Kerne erzeugt werden, und solche, die durch halb der Spuleninnenräume entstehendes störendes äußere magnetische Felder erzeugt werden, darge-Magnetfeld aber gegeneinandergeschaltet sind. stellt sind,

Die Vermeidung des störenden Einflusses äußerer F i g. 4 eine weitere Ausführungsform des Erfin-Felder auf gyromagnetische Meßschaltungen hat man 35 dungsgedankens, wobei die Spulenanordnung zwei im bereits in verschiedener Weise auszuschalten ver- wesentlichen quadratisch ausgebildete und nebeneinsucht. Beispielsweise hat man bei mit erzwungenen ander angeordnete Spulen aufweist,
Schwingungen arbeitenden gyromagnetischen Meß- F i g. 5 eine perspektivische Darstellung, teilweise Schaltungen mehrere gyromagnetische Körper ange- im Schnitt, eines eine erfindungsgemäße Spulenordnet und die Unabhängigkeit gegenüber äußeren 40 anordnung aufweisenden Meßkopfes,
Schwankungen des polarisierenden Magnetfeldes da- F i g. 6 eine weitere Ausführungsform des Erfindurch erreicht, daß der eine gyromagnetische Körper dungsgedankens, bei der 16 Teilspulen einen Meßais ein Bezugskörper zur Erzeugung einer Bezugs- kopf bilden.

frequenz lieferte. Da der Frequenzeinfluß der stören- In Fig. 1 ist in schematischer Form der Aufbau den Magnetfelder auf beide Körper gleich ist, fällt 45 einer Magnetometeranordnung dargestellt, die freie der störende Einfluß äußerer Magnetfelder bei der Kernpräzessionen ausnutzt. Eine Menge Wasser be-Differenzfrequenzmessung heraus. Gegenüber einer findet sich in einem abgeschlossenen Kunststoffderartigen bekannten, nicht den Zwecken der Ma- behälter 11, um den eine Drahtspule 12 in Achsrichgnetfeldmessung, sondern der Bestimmung gyroma- tung gewickelt ist. Die Spule ist etwa so bemessen, gnetischer Konstanten dienenden Anordnung unter- 50 daß sie einen Strom von 6 Ampere aufnehmen kann scheidet sich die Erfindung dadurch, daß eine Spulen- und ein polarisierendes Magnetfeld von ungefähr anordnung gewählt wird, in der der von äußeren 100 Gauß in der Spule erzeugt. Eine Schaltvorrichmagnetischen Störfeldern erzeugte Einfluß heraus- tung 13 steuert ein Relais 14, das in seiner Arbeitsfällt, während sich die in den Teilspulen erzeugten stellung die Spule 12 an eine Gleichstromquelle 15 an-Präzessionssignale addieren. 55 schaltet und in seiner Ruhestellung die Spule 12 mit

Insbesondere sieht die Erfindung vor, eine Mehr- dem die freien Präzessionen zählenden System verzähl getrennter Spulen oder Spulenteile elektrisch so bindet. Die Schaltvorrichtung kann so wirken, daß die zusammenzuschalten und räumlich so anzuordnen, Spule 12 ungefähr 3 Sekunden lang an die Spandaß sie als eine einzelne Aufnahmespule für ein Prä- nungsquelle angeschaltet wird und dann etwa 2 Sezessionsmagnetometer wirken, wobei die beiden ge- 60 künden lang an die Zählvorrichtung angeschaltet trennten Spulen so angeordnet sind, daß elektrische wird. Während der Schaltphasen, während der die Ströme, die in den Spulen durch äußere magnetische Spule 12 an die Stromquelle 15 angeschaltet ist, wird Feldstörungen induziert werden, sich aufheben, wäh- ein polarisierendes magnetisches Feld in der Spule errend Ströme, die durch die Präzessionsbewegungen zeugt, das die magnetischen Momente der Protonen sich ergeben, einander unterstützen. 65 im Wasser in Richtung des polarisierenden Feldes

Eine weitere Ausgestaltungsform der Erfindung ausrichtet, wobei die Richtung des Feldes im wesent-

liegt in der Ausbildung einer Empfangsspule in der liehen senkrecht zu dem zu messenden Feld liegt.

Art, daß die Spulen gleiche Größe und gleiche Form Wenn die Spule 12 von der Stromquelle 15 abge-

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schaltet wird, bricht das polarisierende magnetische tungen in Anbetracht der Serienverbindung der beiFeld schnell zusammen, und die ausgerichteten ma- den Teilspulen. Die Feldlinien/₃ des magnetischen gnetischen Momente können Präzessionen in dem Wechselfeldes, das sich durch die Präzessionsbeweerdmagnetischen Feld ausführen. Die präzedierenden gungen der magnetischen Momente ergibt, induzieren magnetischen Momente induzieren einen Wechsel- 5 in der oberen Teilspule 24 Ströme, die mit Z₃ bezeichstrom in der jetzt zum Empfang dienenden Spule 12, net sind, und in ähnlicher Weise induzieren die FeId- und diese Wechselfrequenz wird über einen Verstär- linien /₄ Ströme i_i in der unteren Teilspule 25. Es ist kerlö und durch ein amplitudenbegrenzendes Im- darauf zu verweisen, daß der Strom i_s in derselben pulsformungsgerät 17 zu einem Zähler 18 geleitet, Richtung die Stromwindungen durchsetzt wie der der im allgemeinen ein binärer Zähler ist, der eine io Strom z₄, und auf diese Weise addieren sich die bestimmte Anzahl von Schwingungen des freien Prä- Ströme, die durch die Präzessionsbewegungen der Zessionssignals zählt. Bei Beginn des Zählvorganges Kerne in den beiden Teilspulen induziert werden, des Zählers 18 bewirkt eine Torschaltung 19, daß der und bilden einen resultierenden Ausgangsstrom %+z₄. Stromkreis eines Normalfrequenz-Generators 21 mit Das äußere störende magnetische Feld im Punkt P einem Zähler 22 verbunden wird. Dieser Normal- 15 wird durch die Feldlinien/₂ charakterisiert und erfrequenz-Generator kann beispielsweise ein kristall- zeugt Ströme i₂" und i₂' in der unteren und in der gesteuerter Oszillator von 100 kHz sein, und der oberen Teilspule. Der Strom z\/ in der unteren Teilzweite Zähler ist ebenfalls ein binärer Zähler, der die spule 25 ist entgegengesetzt dem Strom i₂" in der Schwingungen des Normalfrequenz-Generators zählt. oberen Teilspule gerichtet, und auf diese Weise he-Eine bestimmte Anzahl Schwingungen wird in dem 20 ben sich diese Ströme gegenseitig auf, und der stödie Präzessionssignale zählenden Zähler 18 gezählt, rende Einfluß des magnetischen Feldes, welches im beispielsweise 2000 Schwingungen, und bei der Punkt P erzeugt wird, wird unterdrückt. Die in Bezug letzten Schwingung wird die Torschaltung 19 be- aufeinander ausgerichteten Teilspulen 24 und 25 sind tätigt, so daß der Stromkreis von dem Normalfre- etwas getrennt, so daß die magnetischen Feldlinien f₃ quenz-Generator 21 zu dem Zählgerät 22 unter- 25 und /₄ jeder Teilspule um die Spule herum den Spalt brachen wird. Da die Frequenz des freien Präzes- zwischen beiden Spulen durchsetzen. In Anbetracht sionssignals mit der magnetischen Feldstärke zu- der räumlichen Anordnung ergibt sich eine negative nimmt bzw. abnimmt, wird die Zeitdauer, während Gegeninduktivität zwischen den beiden Teilspulen,
der der Torkreis geöffnet ist, vergrößert oder ver- Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 4 wird der ringert. Die Anzahl der Schwingungen des Normal- 30 Einfluß eines beliebigen äußeren magnetischen störenfrequenz-Generators 21, die während der Öflnungs- den Feldes in anderer, und zwar noch zweckmäßizeit des Torkreises in dem Zähler 22 gezählt werden, gerer Weise bewirkt. Die beiden einander ähnlichen ist ein genaues Maß für die Öffnungszeit des Tor- Teilspulen 26 und 27 sind nebeneinander angeordnet kreises und ergibt daher eine sehr genaue Messung und elektrisch so verbunden, daß die magnetischen der Frequenz des freien Präzessionsignals; auf diese 35 Momente der Teilspulen entgegengesetzt gerichtet Weise kann das magnetische Feld sehr exakt be- sind. Es verlaufen daher die polarisierenden magnestimmt werden. Am Ende der Öffnungszeit des Tor- tischen Felder, die durch die beiden Teilspulen 26 kreises wird eine Spannung, die proportional der Zahl und 27 erzeugt werden, wenn dieselben vom Gleichder kristallgesteuerten Impulse ist, die durch den strom durchflossen sind, nach entgegengesetzten Zähler 22 gezählt wurden, einem Registriergerät 23 4° Richtungen. Die magnetischen Felder, die durch die zugeführt, so daß eine Aufzeichnung der Feldstärke Präzessionsbewegungen der magnetischen Momente bewirkt werden kann. der Protonen erzeugt werden, sind für die beiden

F i g. 2 zeigt die Empfangsspule 12 und erläutert Teilspulen 26 und 27 durch die magnetischen FeId-

die magnetischen Feldlinien f_±, die in einem bestimm- linien f₅ und f_e wiedergegeben, wobei in Anbetracht

ten Augenblick durch die die Präzessionsbewegung 45 der Tatsache, daß die magnetischen Momente der

ausführenden magnetischen Momente erzeugt wer- Teilspulen 26 und 27 nach entgegengesetzter Rich-

den. Es ist auch der induzierte Strom Z₁ gezeigt, der rung gerichtet sind, die Feldlinien sich addieren und

durch das Feld Z₁ erzeugt wird. Naturgemäß ist so- die resultierende Feldlinie /₅+/₆ ergeben. Der Strom,

wohl das Feld Z₁ als auch der Strom Z₁ ein Wechsel- der in der Teilspule 26 durch das Feld f_? erzeugt

feld bzw. ein Wechselstrom. Eine magnetische Feld- 50 wird, ist mit i₅ bezeichnet und der in der Teilspule 27

störung in einem Punkt P erzeugt ein magnetisches durch das Feld/₆ erzeugte Strom mit Z₆. Es ist darauf

Feld, das durch Feldlinien /₂ repräsentiert ist; dieses hinzuweisen, daß die Ströme i₅ und i₆ in derselben

Feld erzeugt einen Strom z₂ in der Spule 12, der sich Richtung in den Spulen liegen und in dem Ausgangs-

zu dem von den Atomen erzeugten Strom Z₁ addieren kreis der beiden Teilspulen sich addieren. Ein äußeres

oder auch subtrahieren kann. Zufällige magnetische 55 störendes Magnetfeld im Punkt P wird durch die

Störfelder können in beträchtlicher Weise das freie Feldlinien/₂ charakterisiert und erzeugt Ströme z"_?"

Präzessionssignal I₁ stören. Es kann sich unter Um- und z\/ in den Teilspulen 26 und 27. Der Strom z'₂' in

ständen sogar ergeben, daß das gewünschte Signal Z₁ der Teilspule 26 und diese Ströme, die durch das

vollständig überdeckt wird. magnetische Störfeld bedingt sind, heben einander

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform des Erfindungs- 60 auf, so daß der Einfluß der magnetischen Störung in

gedankens dargestellt, die gestattet, den Einfluß von dem Punkt P unterdrückt wird. In Anbetracht der

zufälligen Störungen durch äußere magnetische FeI- Tatsache, daß die beiden Spulen nebeneinander ange-

der zu unterdrücken, wobei die Aufnahmespule aus ordnet sind und ihre Anordnung so ist, daß ihre ma-

zwei Teilspulen 24 und 25 besteht, die in Serie und gnetischen Momente nach entgegengesetzten Rich-

gegeneinandergeschaltet angeordnet sind. Die ma- 65 tungen gerichtet sind, ergibt eine positive Gegen-

gnetischen Momente von Protonen innerhalb der bei- induktivität zwischen den beiden Teilspulen. Die

den Spulen richten sich aus während des Polarisa- Kopplung ist besonders stark, wenn Spulen von

tionsvorganges, und zwar in entgegengesetzten Rieh- rechteckigem Querschnitt verwendet werden, und da-

durch ergibt sich eine Vergrößerung des Gütefaktors Q und des Füllfaktors.

Bei der Ausführungsform der F i g. 4 ergeben sich Vorteile in bezug auf die Spulenanordnung gemäß F i g. 3, da in F i g. 4 eine größere Anzahl magnetischer Protonenmomente in jeder Teilspule in bezug aufeinander ausgerichtet sind als in F i g. 3, und auf diese Weise tragen mehr magnetische Momente von Protonen zu der Induzierung eines Signals in den betreffenden Spulen bei. Bei der Anordnung entsprechend Fig. 3 sind die Protonen an den Enden der Teilspulen und in der Nähe des Spaltes zwischen den beiden Spulen dem Einfluß der magnetischen Randfelder unterworfen, und sie nehmen daher nicht rein axiale Richtung an; auf diese Weise sind die magnetischen Momente der Protonen zum Teil unter einem Winkel, gegebenenfalls sogar senkrecht zu der Richtung der magnetischen Momente in der Mitte der Spulen ausgerichtet. Die am Rande sich ergebenden magnetischen Momente der Protonen tragen daher nicht zu dem Signal bei, im Gegensatz zu den magnetischen Protonenmomenten, die sich an den Enden der Teilspulen bei der Anordnung gemäß F i g. 4 ergeben.

Ein typischer Meßkopf für ein Magnetometer gemaß der Erfindung ist in F i g. 5 gezeigt. Jede Teilspule besitzt etwa 386 Windungen isolierten Kupferdrahtes der Stärke 16, so daß ein Strom von ungefähr 6 Ampere in Anwendung gelangen kann und ein polarisierendes Magnetfeld von ungefähr 100 Gauß in jeder Teilspule sich ergibt. Die Länge jeder Teilspule beträgt ungefähr 15,2 cm, und die Innenabmessungen jeder Spule betragen etwa 8,9 · 4,75 cm. Die Spulen sind nebeneinanderliegend miteinander verkittet und sind elektrisch, wie vorstehend erörtert, in Serie geschaltet. Die Spulen befinden sich in einem flüssigkeitsdichten hohlen Phenol-Harz-Zylinder 28, in welchem sich, von den Teilspulen abgesehen, etwa 1,71 Petroleum befindet. Ein elektrostatischer Schirm ist an der Innenseite des Zylinders vorgesehen, und ein aus Kork bestehender Bodenbeschlag 28' ist in dem Zylinder angeordnet. Anschlußklemmen 29 erstrecken sich aus dem Zylinder heraus, dieselben bilden die Anschlußorgane zu den Spulenenden und zu der elektrischen Abschirmung.

In F i g. 6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher 16 Teilspulen Anwendung finden; es sind aufeinanderfolgende Teilspulen in Serie geschaltet, so daß die magnetischen Momente solcher Teilspulen nach entgegengesetzten Richtungen gerichtet sind, wie durch die Punkte und die Kreuze in den Teilspulen angedeutet ist. Der Vorteil, der durch die Anwendung einer großen Vielzahl von Spulen erreicht wird, ist darin zu sehen, daß die Ströme, die in den Spulen durch äußere magnetische Felder induziert werden, sich in strengerer Weise aufheben, da die Achsen der verschiedenen Spulen in bezug auf einen außerhalb der Spulenanordnung liegenden Punkt in besserer Weise gleichen Abstand besitzen. Die Spulenanordnung ist derart, daß die Teilspulen nebeneinander direkt liegen, so daß sich eine möglichst hohe Gegeninduktivität zwischen denselben ergibt.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die einzelnen Teilspulen aufeinander in bezug auf Größe, Form und Windungszahl so abgepaßt sein können, daß die magnetischen Momente der verschiedenen Teilspulen gleich sind.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Meßkopf für ein gyromagnetisches Magnetometer, bei welchem durch Anwendung eines polarisierenden magnetischen Feldes eine Ausrichtung der Quantenzustände von Atomen erfolgt und die freien Präzessionssignale, die sich unter dem Einfluß des zu messenden Magnetfeldes ergeben, gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die der Aufnahme der freien Präzessionssignale dienende Spulenanordnung aus mindedestens einem Spulenpaar besteht, das durch Teilspulen gleicher Achsrichtung, jedoch von entgegengesetztem Wicklungssinn gebildet ist und die zur anfänglichen Ausrichtung der Atome vorgesehenen Mittel so ausgebildet sind, daß Atomgruppen, die sich in zwei Räumen von Teilspulen gegensinnigen Wicklungssinnes befinden, gegensinnig zueinander ausgerichtet werden, so daß die Teilspulen in bezug auf die Präzessionssignale in einer sich gegenseitig unterstützenden Weise hintereinandergeschaltet sind, für ein außerhalb der Spuleninnenräume entstehendes störendes Magnetfeld aber gegeneinandergeschaltet sind.

2. Magnetometer mit Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung der Atome durch ein polarisierendes Magnetfeld erfolgt, welches durch die zur Aufnahme der freien Präzessionssignale dienende Spulenanordnung erzeugt wird.

3. Magnetometeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilspulen nebeneinander angeordnet sind und daß die magnetischen Momente benachbarter Teilspulen parallel zueinander und im Abstand zueinander verlaufen und nach entgegengesetzten Richtungen gerichtet sind.

4. Magnetometeranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilspulen rechteckigen Querschnitt besitzen, wobei die Seitenflächen der Teilspulen aneinanderstoßen, zu dem Zweck, eine möglichst große magnetische Kopplung zwischen den Spulen zu erzielen.

5. Magnetometeranordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilspulen in einem Behälter angeordnet sind, in welchem sich eine Flüssigkeit befindet, die gyromagnetisch aktive Atomteile besitzt, so daß Präzessionsbewegungen im magnetischen Feld zur Wirkung gelangen, und daß die Teilspulen zueinander so angeordnet sind, daß die in den Teilspulen durch die Präzessionsbewegungen der magnetischen Felder der Atomteile der Flüssigkeit induzierten Ströme die gleiche Richtung besitzen und sich addieren, während Ströme, die in den Teilspulen durch magnetische Felder außerhalb der Teilspulen erzeugt werden, entgegengesetzte Richtung besitzen und sich gegenseitig aufheben.

6. Magnetometeranordnung nach Ansprach 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrostatische Schirm, der die Teilspulen umgibt, in dem Gefäß angeordnet ist und daß Anschlußklemmen aus dem Gefäß herausgeführt sind.

7. Magnetometeranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilspulen axial zueinander ausgerichtet sind und einen Luftspalt zwischen den einander zugekehrten Spulenenden

bilden und daß die magnetischen Momente der Teilspulen sich nach entgegengesetzten Richtungen erstrecken, jedoch ausgerichtet sind.

8. Magnetometeranordnung nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilspulen nebeneinander angeordnet sind und die magnetischen Momente der Teilspulen im Abstand parallel zueinander liegen und nach entgegengesetzten Richtungen gerichtet sind.

9. Magnetometeranordnung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilspulen rechteckigen Querschnitt besitzen, wobei die Seitenwandungen der Teilspulen aneinander-

stoßen, zu dem Zweck, eine möglichst große induktive Kopplung zwischen den Spulen zu erzielen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 922 082; 1049112; britische Patentschriften Nr. 771958, 727129; australische Patentschrift Nr. 163 872; Zeitschrift für Metallkunde, Bd. 46/1955, S. 358 bis 362;

Philips Technische Rundschau, 14 (1953), S. 359; Journal of Scientific Instruments, 35/1958, S. 90.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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