DE3729628A1 - Bohrloch-hysteresemeter fuer gesteinsmagnetische "in situ"-untersuchungen in prospektions- und geologischen forschungsbohrungen - Google Patents

Description

Gattung des Anmeldungsgegenstandes:
Hochempfindliche Apparatur zur gesteinsmagnetischen "in situ"-Magnetisierung und -Magnetisierungsmessung des Umgebungsgesteins geologischer und gesteinsphysikalischer Forschungs- und Prospektionsbohrungen - insbesondere zur quantitativen Ermittlung der Radius-, Azimut- und Tiefenabhängigkeit der magnetischen Hysterese und der Hysteresekenngrößen der durchbohrten Gesteinslagen.

Angaben zur Gattung:

Das Bohrloch-Hysteresemeter soll die Messung und gesteinsmagnetische Analyse der magnetischen Eigenschaften und Kenngrößen der durchbohrten Gesteinslagen unter "in situ"-Bedingungen, also vor allem bei den jeweils herrschenden Drucken und Temperaturen ermöglichen. Insbesondere soll die Schichtung und Veränderung der magnetischen Eigenschaften mit der Bohrtiefe einer quantitativen Erfassung zugängig gemacht werden. Darüber hinaus gestattet die Messung radialer und azimutaler Abhängigkeiten in bezug auf die Bohrlochachse die Feststellung eventueller magnetischer Anisotropien, die dann geologisch bedingt sind und je nach der Zielsetzung der Bohrung von großer Bedeutung sein können.

Stand der Technik mit Fundstellen:

Frühere Konzepte oder technische Realisierungen von Apparaten mit den Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten des hier vorgestellten Bohrloch-Hysteresemeters (vgl. den obigen Anspruch und Unteranspruch samt kennzeichnenden Teilen) sind nicht bekannt. Es handelt sich nicht um die partielle Verbesserung einer verfügbaren Technik, sondern um eine Neuentwicklung.
In Teilen wird jedoch auf den Einsatz bekannter Methoden zurückgegriffen, nämlich auf die Anwendung von Rotationsmagnetometern bzw. Hall-Sonden als Magnetfeld-Meßsonden. Das Prinzip des Rotationsmagnetometers wird bei F. Kohlrausch "Praktische Physik", 22. Auflage, B. G. Teubner, Stuttgart 1968, Bd. 2, Seite 272 beschrieben, nicht jedoch die im kennzeichnenden Teil aus Anspruch I unter Punkt 2. dargelegte Anordnung, Anwendung und Zielsetzung! Entsprechendes gilt für die kommerziell erhältlichen Hall-Sonden, deren spezieller, die Anwendung der Lock-in-Technik ermöglichender Einsatz gemäß Punkt 2. des kennzeichnenden Teiles aus dem Unteranspruch II. bisher ebenfalls nirgendwo publiziert worden zu sein scheint.

Kritik des Standes der Technik:
Entfällt, da Apparaturen zur magnetischen "in situ"-Hysteresemessung in Bohrlöchern bisher nicht existieren.

Aufgabe:
Siehe die obigen "Angaben zur Gattung".

Lösung:
Die Aufgabe wird bei gattungsgemäßer Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche I. und II. gelöst.

Erzielbare Vorteile:
Die erzielbaren Vorteile bestehen in der anderweitig nicht möglichen Gewinnung quantitativer Meßdaten und Kenntnisse über die magnetischen "in situ"-Hysterese-Eigenschaften und -Hysteresestrukturen der durchbohrten Gesteinslagen.
Neben grundsätzlichen Fragen des Gesteins- und Festkörpermagnetismus wird der Magnetostratigraphie ein völlig neuer Zugang eröffnet.
Die Methode erscheint geeignet, eine neue Spezialdisziplin innerhalb der Geowissenschaften zu begründen.

Ausführung

Ausführungsbeispiele:

I. Bohrloch-Hysteresemeter mit Feldspule und zwei Rotationsmagnetometern als Feld- bzw. Induktionssonden

Die prinzipielle Anordnung ist in Fig. 1 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

1. Dimensionen

Der Bohrlochdurchmesser betrage 2 · R=30 cm.

1.1. Feldspule

Typische Maße könnten sein:
Spulenlänge l=10 cm;
lichte Wickelweite: 20 mm;
maximaler Wickeldurchmesser: 200 mm;
Drahtstärke: 2 mm (Kupferdraht);
Bewicklung: 45 Lagen.
Dann erzeugt ein Strom von i _max =15 Amp. ein Magnetfeld von H _max =3375 A/cm, =337 500 A/m.

Der Widerstand der Spule beträgt ca. 5 Ohm. Die erforderliche Gleichspannung liegt bei U _max ≈75 Volt.

1.2. Rotationsmagnetometer

Typische Maße der Induktionsspulen sind:
mittlerer Wickelradius =8,5 mm;
Windungszahl: n=10 000;
die Rotationsfrequenz kann beispielsweise ν=100 sec^-1 betragen.

Dann wird in einem magnetischen Gleichfeld von H₀=100 Oersted=7957,75 A/m eine Wechselspannung von U₀=14,256 Volt Amplitude induziert.

2. Antrieb

Beide Rotationsmagnetometer werden über Zahnriemen von einer gemeinsamen Welle aus angetrieben, die ihrerseis mit der Achse eines Getriebe-Synchronmotors verbunden ist.

3. Lagerung

Alle rotierenden Teile sind in unmagnetischen Glaskugel-Kugellagern gelagert.

4. Signalauskopplung

Die induzierten Wechselspannungen werden über die auf den oberen Rotationsschaft-Enden mitrotierenden Spulen auf die darüber ruhend angebrachten Spulen gleicher Dimension induktiv ausgekoppelt. Dadurch wird das zusätzliche Spannungsrauschen von Schleifkontakten vermieden.

5. Signalverarbeitung

Die ausgekoppelten synchronen und phasengleichen Wechselspannungen der beiden Magnetometer werden dem Differenzeingang eines Lock- in-Verstärkers zugeführt.

6. Referenzsignale

Jeder Rotationsschaft ist an seinem oberen Teil einmal radial durchbohrt. Diese Bohrung verläuft parallel zur Achse der Induktionsspule und rotiert zwischen diametral angebrachter Lichtquelle und Photodiode. Die Rechteck-Referenzsignale beider Magnetometer werden über Oszillographenkontrolle phasengleich abgestimmt, d. h. die Induktionsspulen exakt parallel ausgerichtet. Das resultierende addierte Referenzsignal wird dem Referenzeingang des Lock-in-Verstärkers zugeleitet.

7. Kühlung

Die gesamte Apparatur befindet sich in einem gemeinsamen Gehäuse, welches von einem Kühlmedium durchströmt wird.

8. Funktion der Feldspule: Magnetisierung der Bohrloch-Umgebung

Der zu einem bestimmten Spulenstrom i gehörende Potential- und Feldverlauf kann mit Hilfe der Maxwell-Gleichungen berechnet werden.

Ein einfacher Spezialfall soll die weiteren Erläuterungen veranschaulichen und Größenordnungen abzuschätzen erlauben.

8.1. Magnetischer Dipol im zylindrischen Hohlraum: ein zweidimensionales mittelpunktsymmetrisches Modell

Eine unendliche Anzahl magnetischer Dipole bilde entlang der Bohrlochachse eine unendlich lange Kette transversaler Dipole, wie in Fig. 3 skizziert.

Es gelte h»R und ψ=0, p=0. Die Maxwell-Gleichungen lauten

Für punktförmige Dipole folgt

Diese Gleichungen lassen sich in Polarkoordinaten mit einem Separationsansatz und unter Berücksichtigung der Randbedingungen analytisch geschlossen lösen, da alle z-Terme des Laplace-Operators verschwinden:

mit

f = 4 f im cgs-System

= im Giorgi-System,

m:magnetisches Moment des Dipolsμ:Permeabilität der Bohrlochumgebung Index i:Innenraum Index a:Außenraum.

Durch Gradientenbildung ergibt sich die Feldstärke

Im Bohrlochinnenraum erhält man also für das resultierende Magnetfeld in einem Aufpunkt mit Radius ρ und Winkel ψ=0, d. h. auf der verlängerten Dipolachse, den Betrag

wobei die magnetische Suszeptibilität der Bohrlochumgebung bezeichnet.

Die Änderung gegenüber der Vakuum-Feldverteilung ist proportional zur Suszeptibilität des permeablen Mediums

8.2. Ein einzelner magnetischer Dipol im zylindrischen Hohlraum

In diesem allgemeineren Falle geht man grundsätzlich wieder so vor wie unter 8.1., jedoch darf der z-Term des Laplace-Operators nicht länger gleich Null gesetzt werden. Die Lösung kann mit Hilfe modifizierter Besselfunktionen beschrieben und durch Rechenprogramme quantitativ dargestellt werden.

8.3. Die Feldabhängigkeit der Suszeptibilität

Die obigen Modelle 8.1. und 8.2. unterstellen eine konstante Permeabilität μ bzw. Suszeptibilität des umgebenden ferrimagnetischen Gesteins. Tatsächlich sind und μ jedoch feldstärkeabhängig! Den Verlauf der sogenannten differentiellen Suszeptibilität erhält man durch Differentiation der Magnetisierung M(H) nach H. Das Ergebnis ist in Fig. 4 schematisch veranschaulicht.

Bezogen auf die Bohrlochproblematik bedeutet das: da das Magnetfeld H _a im permeablen Außenraum für jeden festen Spulenstrom bzw. für jedes feste magnetische Dipolmoment m im dreidimensionalen Falle wie 1/p³ radial abnimmt, ist auch die Suszeptibilität eine Funktion des Radius.

Am einfachsten sind die Verhältnisse bei hinreichend hohem magnetischen Moment m bzw. Spulenstrom i zu übersehen. Sind nämlich i und m so groß, daß die innerste zylindrische Schicht der Bohrlochumgebung bereits magnetisch gesättigt ist, so herrscht dort wieder näherungsweise die Permeabilität μ≳1 vor, die Suszeptibilität ist klein: 0< «1.

Mit zunehmendem Radius - und abnehmender Feldstärke - gelangt man dann aber zunächst, die Neukurve gewissermaßen rückwärts durchlaufend, in zylindrische Umgebungsschichten immer größer werdender Suszeptibilität , mit Maximalwerten bei jedem Radius ρ, an dem gilt H(ρ)=H _c (wenn H _c die Koerzitivkraft des Mediums bezeichnet). Für noch größere Radien ρ wird H _a dann schnell klein und fällt auf den Wert der Anfangssuszeptibilität _a ab, vgl. Fig. 5.

Das magnetische Dipolmoment m bzw. der äquivalente Spulenstrom i vermag also in der Bohrlochumgebung je nach seiner eigenen Stärke eine zylindrische Schicht erhöhter Suszeptibilität ganz oder teilweise aufzubauen und mehr oder weniger weit in das Medium hineinzutreiben! Diese Schicht erhöhter Permeabilität wirkt ihrerseits auf den Bohrlochinnenraum zurück und verändert dort die resultierende Feldverteilung gegenüber dem reinen Vakuum-Dipolfeld.

8.4. Hysterese der Suszeptibilität

Wenn die Magnetisierung M(H) der ferrimagnetischen Bohrlochumgebung Hysterese zeigt, muß sich die differentielle Suszeptibilität (H) per definitionem ebenso verhalten. Schematisch ist dieser Sachverhalt in der Skizze der Fig. 4 bereits dargestellt.

Wenn also das magnetische Moment m - oder der Spulenstrom i - oszilliert, müssen in jedem festen Aufpunkt des Außenraumes mit Radius ρ _a sowohl Magnetisierung M(ρ _a ) wie Suszeptibilität (p _a ) mehr oder weniger weit ausgesteuerte Hysteresezyklen durchlaufen. Daher muß auch die Abweichung des Innenfeldes Δ | H _i | von der reinen Dipolfeldverteilung Hysterese zeigen.

9. Funktion der Rotationsmagnetometer: Messung der Streufeldrückwirkung Δ | H _i (ρ) | am Aufpunkt mit Radius ρ und ψ=0 im Innenraum 9.1. Absolutmessung des totalen Innenfeldes | H _i (ρ) | und Abzug des "Vakuumanteils"

Zur Erläuterung des Meßprinzips sei der Einfachheit halber wieder auf den Spezialfall unter Punkt 8.1. zurückgegriffen.

Es genügt der Betrieb eines einzigen Magnetometers zwischen Dipol (Spulen-Stirnfläche) und Bohrlochwand an der Stelle mit dem Radius ρ und ψ=0. Die Feldspule muß in diesem Falle nicht exzentrisch zur Bohrlochachse positioniert sein. Erforderlich ist eine Vergleichsmessung außerhalb des Bohrloches. Für diesen Vakuumfall muß die lineare Abhängigkeit des am Aufpunkt mit Radius ρ und ψ=0 gemessenen Dipolfeldes von der Stärke des Spulenstromes als Eichgerade sehr genau festgestellt und möglichst in einem Rechner gespeichert werden.

Der gesuchte Streufeld-Rückwirkungsanteil Δ | H _i (ρ) | ergibt sich dann aus der Absolutmessung des totalen Innenfeldes | H _i (ρ) | durch Differenzbildung mit dem Vakuumanteil.

Größenordnungen

Die Anfangssuszeptibilität _a der Basalte liegt üblicherweise bei 10^-3 Gauß/Oersted. Die maximale Suszeptibilität _max kann die nächste Größenordnung erreichen: _max ≈ 10^-2 Gauß/Oe. Demnach wird der relative Umgebungsbeitrag im zweidimensionalen Modell aus Punkt 8.1. gemäß

zwischen

und

also in der Größenordnung einiger Promille bis Prozente des Vakuumfeldes liegen!

Solche kleinen Signalanteile auf hohem Untergrund lassen sich nicht allzu genau messen. Es ist daher zweckmäßig, nach einer Verfahrensvariante Ausschau zu halten, welche diesen Untergrundanteil zu eliminieren gestattet. Davon handelt der folgende Punkt:

9.2. Differenzmessung mittels zweier Rotationsmagnetometer und in exzentrischer Feldspulenposition

Eine derartige Anordnung ist in der obigen Fig. 1 veranschaulicht. Ihr liegt die Annahme zugrunde, daß bei exzentrischer Dipol- bzw. Feldspulenposition der radiale Umgebungsanteil

am Innenfeld

seine Unabhängigkeit von ρ verlieren und selbst eine zur Bohrlochachse unsymmetrische Funktion von ρ werden muß.

Das bedeutet dann aber, daß beide Rotationsmagnetometer das gleiche Vakuum-Dipolfeld, jedoch unterschiedliche Umgebungsbeiträge zum resultierenden Innenfeld erfassen. Es ist somit möglich, beide Signale nach dem Auskoppeln dem Differenzeingang eines Lock- in-Verstärkers zuzuführen und den informationsfreien hohen Untergrundbeitrag der reinen Vakuum-Feldverteilung vor der eigentlichen Verstärkung abzuspalten und zu kompensieren. Dadurch erhöht sich das Signal- Rausch-Verhältnis um zwei bis drei Größenordnungen und bewirkt eine entsprechend gesteigerte Meßempfindlichkeit.

9.3. Verlustmessung mit ruhenden Magnetometern im Feldspulen-Wechselfeld

Geht man dazu über, die Bohrlochumgebung mit magnetischen Wechselfeldern hinreichender Amplitude und Frequenz periodisch umzumagnetisieren, so treten wegen der die Hysterese der Magnetisierung und der Suszeptibilität bewirkenden magnetischen Relaxationsprozesse im Innenraum Phasenverschiebungen zwischen dem erregenden Primärfeldanteil der Feldspule und dem rückwirkenden Umgebungsbeitrag auf. Mit anderen Worten: die Umgebungsmagnetisierung und -Suszeptibilität sowie ihr Streufeldbeitrag zum resultierenden Innenraumfeld müssen als komplexe Größen aufgefaßt und dargestellt werden.

Daraus ergeben sich zwei weitere Meßverfahren:

9.3.1. Absolutmessung des imaginären Streufeldbeitrages mit einem ruhenden Magnetometer

Die Magnetometerrotation ist überflüssig, da die Induktion auch durch das Wechselfeld alleine besorgt wird. Stellt man den Phasenabgleich des Lock-in-Verstärkers in einem Vorversuch bei der Umgebungspermeabilität μ=1, d. h. unter "Vakuumbedingungen", so ein, daß das Gerät exakt Null anzeigt, so wird es, wieder im Bohrloch, alleine den phasenverschobenen Imaginäranteil des Streufeldbeitrages der Umgebung messen.

Man erzielt auf diese Weise wieder ein sehr gutes Signal-Rausch-Verhältnis, da der hohe Primärfeldbeitrag eliminiert wird.

9.3.2. Differenzmessung des realen und des imaginären Streufeldbeitrages mit zwei ruhenden Magnetometern und bei exzentrisch positionierter Feldspule

Aus dem nämlichen Grunde wie unter Punkt 9.2. kann auch hier wieder mit zwei - diesmal jedoch ruhenden - Magnetometern und exzentrisch gelagerter Feldspule gearbeitet werden. Die durch das primäre Wechselfeld induzierten Spannungen kompensieren sich dann wieder nach dem Auskoppeln und es gelangen nur die von der magnetischen Bohrloch-Umgebung herrührenden Signalanteile zum Lock-in-Verstärker. Dort können sie je nach Phasenlage getrennt, verstärkt und als Real- bzw. Imaginärteil dargestellt werden.

Wieder hat man infolge des hohen Signal- Rausch-Verhältnisses eine sehr gute Empfindlichkeit zu erwarten.

10. Interpretation der Meßergebnisse

Die Potential- und Feldverteilung der realen Meßanordnung mit exzentrisch positionierter Feldspule endlicher Dimensionen kann mathematisch selbstverständlich nicht in Form eines analytisch geschlossenen Ausdruckes dargestellt werden. Wohl aber läßt sie sich mit Hilfe der Maxwell-Gleichungen prinzipiell berechnen, durch Reihenentwicklung genau annähern und mittels geeignter Rechenprogramme quantitativ auswerten. Das gilt auch noch dann, wenn man die Feldstärkeabhängigkeit und die Hysterese der Suszeptibilität in die Rechnung einbezieht.

Ist ein derartiges Programm erst einmal erstellt, so lassen sich die verschiedensten Geometrien, Frequenz-, Feldstärke- und Hystereseabhängigkeiten sehr schnell modellieren. Man kann dann, ähnlich wie etwa bei seismischen Untersuchungen, die konkreten Messungen durch begleitende quantitative Modellrechnungen ergänzen und interpretieren.

Auf diese Weise wird es möglich sein, in situ quantitative Aussagen über alle wichtigen magnetischen Kenngrößen und Hystereseparameter wie Anfangssuszeptibilität, Koerzitivkraft, Remanenz, maximale Suszeptibilität, Rayleighverhalten, magnetische Verluste und manche anderen zu erhalten und ihre Abhängigkeit von Bohrradius, Azimut und Bohrtiefe zu studieren.

II. Feldspule mit zwei Stirnflächen-nahen, symmetrisch zur Spulenmitte positionierten Hall- Sonden

Die prinzipielle Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

1. Dimensionen

Der Bohrlochdurchmesser betrage wie im Beispiel I. wieder 2 · R=30 cm.

1.1. Feldspule

Sämtliche Abmessungen und Daten seien die gleichen wie unter Punkt I.1.1. beschrieben.

1.2. Hallsonden

Zwei identische transversale Hallsonden seien symmetrisch und äquidistant zur Spulenmitte in vertikal beweglichen Haltern angebracht, die ihrerseits starr miteinander verbunden sind. Der effektive Querschnitt komerzieller Sonden liegt in der Größenordnung einiger zehn Quadratmillimeter.

2. Antrieb

Mit Hallsonden könnte, anders als mit Induktionsspulen, grundsätzlich auch in magnetischen Gleichfeldern in ruhender Anordnung gemessen werden. Um dennoch die Vorzüge der Lock-in-Technik in Anspruch nehmen zu können, werden die beiden Sonden in vertikaler Richtung synchron und phasenfest periodisch bewegt. Der Hubweg liegt in der Größenordnung von 1 cm, die Frequenz bei etwa 20 Hz.

Der Antrieb erfolgt über Elektromotor und unmagnetischen Kreuzschlitten, welcher die Rotationsbewegung in eine longitudinale Schwingung übersetzt. Der Motor selbst befindet sich außer- und oberhalb des geschlossenen Kühl- und Halterungsgehäusees und treibt die Welle, deren exzentrischer Zapfen den Kreuzschlitten bewegt, über Zahnriemen an.

3. Lagerung

Alle beweglichen Teile laufen in unmagnetischen Glaskugel-Gleitlagern.

4. Signalauskopplung

Sie erfolgt durch elastische Aufhängung der Sondenzuleitungen.

5. Signalverarbeitung

Es wird die analoge Lock-in-Technik wie unter Punkt I.5. angewandt.

6. Referenzsignale

Sie werden mittels Lichtquelle, Photodiode und durchbohrtem Sondenschaft wie unter Punkt I.6. erzeugt.

7. Kühlung

Wie unter Punkt I.7. wird die gesamte Anordnung in einem gemeinsamen Gehäuse von einem Kühlmedium durchströmt.

Die Ausführungen unter Punkt I.8. bis I.10. gelten sinngemäß.

Claims (2)

1. Oberbegriff:
   I. Hochempfindliches Bohrloch-Hysteresemeter zur gesteinsmagnetischen "in situ"-Magnetisierung und -Magnetisierungsmessung des Umgebungsgesteins geologischer und geophysikalischer Tiefenbohrungen - insbesondere zur quantitativen Ermittlung der Radius-, Azimut- und Tiefenabhängigkeit der magnetischen Hysterese und der Hysteresekenngrößen der durchbohrten Gesteinsschichten,
   Kennzeichnender Teil:
   gekennzeichnet durch:

   • 1. eine magnetisierende Feldspule, deren Achse zur vertikalen Bohrlochachse senkrecht steht und die in ihrer eigenen Achsenrichtung und parallel zum Bohrlochradius aus der Bohrlochmitte exzentrisch versetzt ist;
   • 2. zwei gleiche Rotationsmagnetometer, die äquidistant vor den beiden Stirnflächen der Feldspule angebracht und elektrisch gegeneinander geschaltet sind, so daß die in ihnen befindlichen identisch dimensionierten Induktionsspulen mit ihren eigenen Spulenachsen synchron und phasenfest um vertikale, zur Bohrlochachse parallele Achsen rotieren und dabei im ungestörten Feldspulenfeld - d. h. bei einer Umgebungspermeabilität von μ=1 - entgegengesetzt gleiche Wechselspannungen induzieren, die sich exakt zu Null kompensieren;
   • 3. induktive Signalauskopplungen an den oberen Enden der etwa 150 cm langen rotierenden Schäfte der Rotationsmagnetometer, die an ihren unteren Enden die Induktionsspulen tragen und oben jeweils mit einer zur rotierenden Schaftachse achsenparallelen Spule gleicher Dimensionierung wie die Induktionsspule abschließen, so daß in darüber parallel und ruhend angeordneten Spulen ebensolcher Dimensionierung die Wechselspannungs-Meßsignale induziert, dadurch ausgekoppelt und dann gegengeschaltet und einem Lock-in-Verstärker zugeführt werden können;
   • 4. elektrische Referenz-Signalgeber an den oberen Teilen der beiden Rotationsschäfte, bestehend aus je einem Paar diametral einander gegenüber befestigter Lichtquellen und Photodioden, zwischen denen die radial durchbohrten Schäfte rotieren und so in bezug auf das Meßsignal frequenz- und phasenfeste Referenzsignale erzeugen;
   • 5. einen weitestgehend metallfreien Aufbau der Spulen-Wickelkörper, der Magnetometerschäfte und -Wandungen sowie des gesamten gemeinsamen Halterungs- und Kühlungsgehäuses zum Zwecke der Vermeidung von Wirbelströmen und störenden Streufeldern im Falle einer höherfrequenten Aussteuerung der Feldspule;
   • 6. die ausschließliche Verwendung von unmagnetischen Glas-Kugellagern für alle rotierenden Teile.
2. Oberbegriff des Unteranspruches:
   II. Bohrloch-Hysteresemeter nach Anspruch I.,
   Kennzeichnender Teil des Unteranspruches:
   dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rotationsmagnetometer aus Anspruch I., Punkt 2. des dortigen kennzeichnenden Teiles grundsätzlich auch durch anders arbeitende Magnetfeldsonden hinreichend hoher Auflösung ersetzt werden können, insbesondere durch Hall- Sonden, die

   • 1. ebenfalls äquidistant zur Feldspulenmitte vor den Feldspulen-Stirnflächen angebracht sind, vgl. Fig. 2 aus dem Ausführungsbeispiel Nr. II.;
   • 2. zur Ermöglichung des Einsatzes von Lock-in- Technik und wegen der dadurch erzielbaren wesentlichen Verbesserung des Signal- Rausch-Verhältnisses über einen Kreuzschlitten - vgl. Fig. 2 - und über eine gemeinsame Halterung zu synchronen und phasengleichen vertikalen, d. h. zur Bohrlochachse parallelen Schwingungen von ca. 1 cm Hub und etwa 0,1 bis 0,03 sec Schwingungsdauer angetrieben werden, so daß sie an ihrem einen Umkehrpunkt in das Maximalfeld vor den Feldspulen-Stirnflächen eintauchen;
   • 3. mittels Lichtquelle, Photodiode und dazwischen schwingender durchbohrter Sondenhalterung Referenzsignale erzeugen, welche sich durch Frequenzgleichheit und Phasenkonstanz zu den Meßsignalen auszeichnen;
   • 4. zusammen mit der Feldspule in einem gemeinsam gekühlten Gehäuse aus unmagnetischem Material untergebracht sind, vgl. Fig. 2 aus dem Ausführungsbeispiel II.