NO115446B - - Google Patents

Description

Magnetometer med magnetisk resonans.

Den foreliggende oppfinnelse har til formål forbedringer av magnetiske resonansmagneto-metre av den type som er beskrevet i hovedpatentet.

Den angår spesielt et magnetometer til måling av styrken av magnetiske felter, spesielt svake magnetiske felter (mindre enn 1 Gauss) og variasjonene av disse ombord på en bevegelig gjenstand (fly, luftskip, rakett etc...).

Man kjenner i dag forskjellige magnetometere av den magnetiske resonanstype. Slike anordninger er basert på målingen av prece-sjonsfrekvensen, den såkalte Larmorfrekvens, av det magnetiske moment, i alminnelighet kjerne-momentet, av en subatomær partikkel, i alminnelighet av en atomkjerne og spesielt av en proton, i det felt som skal måles, idet denne frekvens ér proporsjonal med styrken av det magnetiske felt hvori er anbrakt deri subatomære partikkel.

Hvis man kaller styrken (i Gauss) av det felt som skal måles for H, og i hvilket felt man har anbrakt den subatomære partikkel, y det gyromagnetiske forhold for partikkélen (eksi-stensen av forholdet y betyr, når det er veldefi-nert, at det kinetiske moment, eller spinnet, og derfor også det magnetiske moment for partik-kelen ikke er null) og F0presesjonsfrekvensen eller Larmor-frekvensen (i Hz) har man

Det gyromagnetiske forhold (i Gauss—1 • sek.—<1>) er kjent med meget stor nøyaktighet for mange atomkjerner. Spesielt er det gyromagné- , tiske forhold for proton i avoksygenert vann kjent med en nøyaktighet på 10-6 bg det er lik 26 751,3 Gauss-<1>• sek.-1.

Den elektromagnetiské stråling med frekvens F er sirkulært polarisert, den tilsynela-tende resonans som en rotasjon av det totaie magnetiske moment om retningen for det mag netiske felt. Det roterende felt med elektromag-netisk stråling detekteres ved hjelp av minst én spole som er anbrakt omkring de subatomære partikler, hvori det roterende felt frembringer en elektrisk vekselspenning. Herav følger at hvis spolen befinner seg ombord i en bevegelig gjenstand som har en viss momentan vinkelhastighet co roterende om retningen av det magnetiske felt, blir spolen selv drevet av denne vinkelhastighet, og frekvensen for vekselspenningen som er frembrakt i spolen ved den magnetiske resonans svarer til den absolutte rotasjon av det totale magnetiske moment i forhold til et fast referansesystem, men som tilsvarer den relative rotasjon av dette moment i forhold til et referansesystem som er forbundet med den beve-lige gjenstand og følgelig med spolen. Anner-ledes uttrykt har man ifølge loven om sammen-setningen av vinkelhastigheter, når man kaller f frekvensen ved rotasjon med den momentane vinkelhastighet

Hvis man spesielt ønsker å måle med en stor

nøyaktighet et svakt magnetisk felt, som f. eks. det jordmagnetiske felt og dets variasjoner, med et magnetometer av den eldre type med magnetisk resonans, blir målingen uriktig, fordi man ser bort fra innflytelsen av co hvis man benyt-ter formel 1. Men co kan anta forholdsvis bety-delige verdier og kan være meget variabel når målingen utføres ombord i et fly, luftskip eller en rakett som kan rotere om aksen for det magnetiske felt. Det er meget vanskelig, hvis ikke umulig, å utføre korreksjonen av co nettopp på grunn av variasjonen av verdien av co, hvorav følger meget generende feil for verdien H og spesielt for variasjonene av denne.

Magnetiske undersøkelser og geofysiske et-tersøkninger av mineraler basert på variasjonene av H vil derfor kunne bli gale hvis man ser bort fra innflytelsen av co.

I hovedpatentet er beskrevet et magnetometer som eliminerer de nevnte ulemper, idet dette magnetometer omfatter subatomære partikler med magnetiske momenter og kinetiske momenter som ikke er null, midler innrettet til å frembringe og til å detektere den magnetiske resonans og midler til måling av signalfrekven-sen som på denne måte er detektert, og videre er de partikler hvis resonans blir detektert, av to sorter som har forskjellige verdier for de nevnte momenter, og dessuten omfatter det midler til å måle den algebraiske differans mellom de to tilsvarende magnetiske resonansfrekven-ser, idet hver av disse frekvenser blir forsynt med fortegn for forholdet mellom de nevnte tilsvarende momenter.

Hvis man kaller f og f" verdien av f og y' og

y" verdien av y for de to typer partikler som f. eks. kan være protoner for hvilke y' er positiv og fluorkjerner for hvilke y" også er positiv, men mindre enn y'. så kan likheten (2) skrives på føleende måte for de to kjerner:

Hvis man kaller f" frekvensforskj ellen mellom f og f" får man ligningen:

idet man kaller forskjellen y' - y" for G og antar at y' er større enn y". Verdiene av y' og y" er kjent med stor nøyaktighet, og det gjelder også G.

Ligningen (5) erstatter følgelig ligningen (1) med den fordel at frekvensen f" er nøyaktig

proporsjonal med H selv om magnetometret set-tes i rotasjon om retningen av H med hastig-heten co.

Hvis y' og y" ik^e nar samme fortegn, idetY' f. eks. er positiv og y" er negativ, blir ligningen (3) fremdeles riktig, mens ligningene 4 og 5 erstattes med følgende ligninger:

idet man i begge tilfelle kaller G den algebraiske differans mellom de to gyromagnetiske forhold.

Som par med subatomære partikler som man kan benytte for oppfinnelsen ifølge hovedpatentet, kan nevnes følgende par:

Protoner og fluorkjerner,

Protoner og fosforkjerner,

Protoner og heliumkj erner 3.

(Alle disse kjerner har positive gyromagnetiske forhold bortsett fra helium 3 som har et nega-tivt gyromagnetisk forhold.)

Det er også angitt i hovedpatentet at de foretrukne utførelser (dette gjelder spesielt for de to første par) kan man benytte den dyna-miske polarisasjonsprosess med elektronisk pum-ping ifølge det franske patent nr. 1 174 136 inn-levert 6. april 1957, dvs. flytende prøver som inneholder en oppløsning hvor oppløsningsmidlet inneholder kjerner (protoner, fluorkjerner, fosforkjerner), et paramagnetisk radikal som omfatter en ikke paret elektron, og hvor metningen av en elektronisk resonansstråle øker styrken av kjernesignalet.

Forsåvidt angår hver av magnetometerets sonder, så blir de med fordel anordnet overensstemmende med hovedpatentet i form av en oscillator av spinntypen, beskrevet i det franske patent nr. 1 351 587 av 28. desember 1962.

Den foreliggende... oppfinnelse har til formål et magnetometer som har et eneste målehode hvori de to frekvenser f og f" blandes ved gjensidig kobling.

Oppfinnelsen har videre til formål et magnetometer som i kombinasjon omfatter en dobbelt beholder hvis to rom hver inneslutter en samling av subatomære partikler med forskjellige gyromagnetiske forhold for de to rom, en spole viklet om hvert av rommene, idet disse to spoler har gjensidig kobling og hver er forbundet med inngangsklemmer til en tilnærmet lineær forsterker med meget stor forsterkning, idet ut-gangsklemmene for hver forsterker er forbundet med en spole anbragt med sin akse perpendikulært på aksen for den spole som er forbundet med inngangen til samme forsterker, en detektor forbundet med utgangen av en av forster-kerne, et filter forbundet med utgangen av detektoren og midler til å måle frekvensen for ut-gangsspenningen fra nevnte filter eventuelt . etter forsterkning, hvilken frekvens er nøyaktig proporsjonal med styrken av det magnetiske felt i det område hvori den dobbelte beholder befinner seg.

I den foretrukne utførelse inneslutter hvert rom en oppløsning som omfatter for det første et oppløsningsmiddel som inneholder de nevnte subatomære partikler og dessuten oppløst i opp-løsningsmidlet et fritt paramagnetisk radikal som har en hyperfin avstand (dvs. en resonansfrekvens i et magnetisk felt null) som er forholdsvis høy og en dipolær kobling mellom spinnene i de ikke parete elektroner for det frie radikal og spinnene for de subatomære kjerner i oppløsningsmidlet, idet metningen av en elektronisk resonansstråle for et slikt radikal, på grunn av Overhauser-Abragam-effekten, øker styrken av signalet med Larmor-frekvens fra atomkjernene, og magnetometeret omfatter midler til å mette denne resonansstråle i de to rom.

Oppfinnelsen omfatter også forbedringer av frekvensmålerne for å muliggjøre realisasjonen av nøyaktige målinger ved lav frekvens, f. eks. av størrelsesordenen hundrede Hz, som avgis av magnetometeret ifølge oppfinnelsen.Med dette for .øye kan man la magnetometer ets frekvensmåler omfatte i kombinasjon: midler til å sette i gang lavfrekvenssignalet, midler til å uttrekke av dette signal ensrettede pulser av samme frekvens, midler innrettet til å avgi kalibrerte pulser som har en meget høyere frekvens enn sig-nalfrekvensen av lav frekvens, et sett omkoblere innrettet til å la passere de nevnte kalibrerte signaler når de befinner seg i åpen tilstand, en frekvensdeler som mottar utgangen av sammenstillingen med omkoblere, en vippean-ordning med to innganger hvorav den ene mottar de nevnte ensrettede pulser som skyldes det igangsatte signal, og den annen styrepulser som er avgitt fra utgangen av frekvensdeleren og en utgang som mates fra det øyeblikk av da den første inngang mates med en ensrettet puls og til det øyeblikk da dens annen inngang mates med en styrepuls, idet utgangen åpner sammenstillingen av omkoblere mens den blir matet, og midler til å integrere utgangen av frekvensdeleren.

Magnetometeret ifølge oppfinnelsen egner seg spesielt til måling av variasjoner ombord på et fly av det jordmagnetiske felt. Det danner i dette tilfelle et magnetovariometer.

Oppfinnelsen vil bli bedre forstått ved hjelp av den følgende beskrivelse i forbindelse med vedliggende tegninger, idet det her selvsagt bare er angitt utførelseseksempler. Fig. 1 viser skjematisk et magnetometer-hode forsynt med forbedringene ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser en utførelsesform for en frekvensmåler for lave frekvenser spesielt innrettet til å måle frekvenser som avgis av magneto-meterhodet på fig. 1.

Det magnetometer som er vist på fig. 1, omfatter en dobbelt beholder 1 med to rom la, lb, som i hvert av sine rom inneholder en oppløs-ning 2a, 2b som for det første omfatter et opp-løsningsmiddel med atomkjerner med magnetisk moment og kinetisk moment forskjellig fra null og følgelig med et vel definert gyromagnetisk forhold henholdsvis y' og y" og dessuten oppløst i dette oppløsningsmiddel et fritt paramagnetisk radikal som har en hyperfin struktur (dvs. en forholdsvis høy resonansfrekvens i et magnetisk felt null) og en dipolær kobling mellom spinnene for de ikke parete elektroner i det frie radikal og de atomiske kjernespinn i oppløs-ningsmidlet, idet metningen av en elektronisk resonansstråle for et slikt radikal, på grunn av Overhauser-Abragam-effekten, øker styrken av signaler med Larmor-frekvens for atomkjernene. De nevnte kjerner har fortrinnsvis et meget svakt kvadrupolært moment.

Som eksempel kan rommet la inneslutte en oppløsning M/750 av ditertiobutylnitroksyd i et oppløsningsmiddel som består av halvparten vann og halvparten aceton, mens rommet lb inneslutter det samme frie radikal ditertiobutylnitroksyd i et oppløsningsmiddel som består av karbonheksafluor C6F0.

Den elektroniske resonansstråle på 68,8 MHz for ditertiobutylnitroksyd i de to rom la, lb blir mettet ved hjelp av en VHF generator 3 som ar-beider ved 68,8 MHz og en spole 4 (eller nøyak-tigere to spoler i serie) som mates fra genera-toren 3 og som frembringer i beholderen 1 et magnetisk felt med den samme frekvens 68,8 MHz.

Om hvert av rommene la, lb er omviklet en spole 5a, 5b, idet disse to spoler er like og opp-viklet om den samme akse, slik at hver av dem induserer fluks av motsatt retning i den annen.

Hver av spolene 5a, 5b er forbundet med inngangsklemmer 6a, 6b for en forsterker 7a, 7b uten faseforvrengning, idet denne forsterker fortrinnsvis er en forsterker som er forholdsvis selektiv med et smalt frekvensbånd sentrert melom henholdsvis f og f". I dette tilfelle eliminerer selektiviteten av resonanskretsen som dannes av spolen 5a, 5b og kondensatoren 8a, 8b som er anbrakt parallelt med spolen på inngangsklemmene 6a, 6b for forsterkeren 7a, 7b, en stor del av bakgrunnstøyen, og derfor øker signal/støy-forholdet ved utgangen lia, 11b for forsterkeren 7a, 7b. Utgangen av denne forsterker som kan ha en forsterkning av størrelses-ordenen 70 desibel går over et regulerbart poten-siometer 9a, 9b til en dobbelt spole 10a, 10b.

Aksene for spolene 5a, 5b og 10a, 10b er innbyrdes perpendikulære, slik at man får en elektrisk avkobling mellom hver spolesammenstilling 5a, 10a, og 5b, 10b, idet restkoblingen gjøres mi-nimal ved hjelp av potensiometrene 9a, 9b.

På grunn av metningen fra den elektroniske resonansstråle på 68,8 MHz av ditertiobutylnitroksyd vil det magnetiske resonanssignal fra protonene i den vandige oppløsningen 2a for det første og fluorkjernene for den ikke vandige oppløsningen 2b i det magnetiske felt H som finnes i det område som beholderen 1 befinner seg i, ha en styrke som er øket på grunn av Overhauser-Abragam-effekten.

Sgnalet med kjerne-Larmor-frekvensen f og f" i hvert av rommene la, lb detekteres ved hjelp av en montasje som omfatter en spinn-oscillator med spolene 5a, 10a og spolene 5b, 10b.

Under de ovenfor nevnte avkoblede forhold vil bare kjerneresonansfenomenet kunne koble spolene 5a, 10a med spolene 5b, 10b. Når spolene 5a, 5b er setet for en vekselstrøms elektromoto riske kraft fra kjerneinduksjon méd Larmor-frekvens tilsvarende det magnetiske felt H og det gyromagnetiske forhold y' eller y", vil denne elektromotoriske kraft forsterkes av forsterkeren 7a, 7b, derpå påtrykket spolen 10a; 10b hvis magnetiske felt sikrer opprettholdelsen av denne elektromotoriske kraft, hvilket igjen bevirker opprettholdelsen av oscillasjonene.

Man kan si at hver av sammenstillingene 5a-7a-10a med rommet la og 5b-7b-10b med rommet lb utgjør en kvanteoscillator som tilsvarer den klassiske reaksj onsoscillator hvori kjerneresonanskurven tilsvarer kurven for den oscillerende krets i den klassiske oscillator, idet koblingen finner sted ved Larmor-frekvensen, og kvanteoscillatoren oscillerer med denne frekvens. Herav følger at hver forsterker 7a, 7b avgir til sin utgang lia, 11b en spenning med frekvens iik den nevnte Larmor-frekvens for protonene, og fluor kjernene; dvs. frekvensene f for 7a og f" for 7b.

Ifølge oppfinnelsen kan man, da spolene 5a og 5b også er innbyrdes koblet ved gjensidig kobling, frembringe en interferens mellom de to oscillatorer med spinnkobling, og følgelig disponerer man ved utgangen lia, 11b av en forsterker 7a, 7b f. eks. ved punktet 11, over en interferensfrekvens

Dette interferenssignai a detekteres ved hjelp av én detektor 12 som omfatter en kondensator 13, to halvlederdioder 14, 15 og en motstand 16, idet dioden 1.5 ikke slipper gjennom den likerettede strøm. Den likerettede strøm filtreres i et filter 17 med selvinduksjonsspolen 18 og kondensatorene 19a, 19b. Den likerettede og filtrerte spenning b med frekvensen f - f" som man disponerer ved 20, forsterkes i forsterkeren 21, idet utgangen c av forsterkeren sendes til en frekvensmåler 22, f. eks. av den på fig. 2 illustrerte type.

I en utførelsesform kan spolene 5a, 5b hver omfatte 5000 vindinger med en 0,25 mm emal-jert kobbertråd avstemt ved hjeip av kondensatorene 8a, 8b til frekvensen 1950 Hz for 5a og til i240 Hz for 5b i det jordmagnetiske felt av stør-relsesordenen 0,5 Ørsted, mens spolene 10a, 10b hver omfatter 200 vindinger med 0,30 mm emal-jert kobbertråd. En gjennomtrengelig skjerm (ikke vist) som er gjennomtrengelig for kjerne-frekvenser av størrelsesordenen 1950 og 1240 Hz, men ugjennomtrengelig for den elektroniske frekvens på 68,8 Hz er anbrakt mellom spolene 4 og 5a-5b.

Koblingskondensatoren 13 har en kapasitet på 0,022 mikrofarad, kondensatorene 19a og 19b har kapasiteter på henholdsvis 0,5 mikrofarad og 0,1 mikrofarad, lekkasj emotstanden 16 er på 15 kiloohm, spolen 18 har en selvinduksjon på 11,2 Henry og diodene 14 og 15 er dioder av typen i7 P„.

Endelig er forsterkeren 21 eri forsterker med et båndpass som ligger mellom 50 Hz og 150 Hz, hvilket tilsvarer et magnetisk feltområde mellom 0,25 og 0,75 Ørsted, idet den utgangsspenning c som påtrykkes frekvensmåleréri 22, ér åv stør-relsesordenen 2 volt.

På fig. 1 er vist signalene a i punktet li, b L punktet 20 (likerettét og filtrert signal) dg c ved utgangen åv forsterkeren 21.

Signalet c hår én frekvéns som er nøyaktig proporsjonal med styrkéhav det felt som skal måles, overensstemmende med formel (5) (idet f" er nettopp frékvénsen for dette signal).Denne frekvens ligger mellom 50 og 150 Hz, idet den midlere verdi på 100 Hz tilsvarer den midlere styrke av det jordmagnetiske felt (0,5 Ørsted). En så lav frekvens (når frekvensen i et proton-magnetometer ér 2100 Hz omtrent i det jordmagnetiske felt) begrenser litt den absolutte nøy-aktighet i magrietometret. I ethvert fall er det ved geofysisk eller annen leting ved hjelp av et luftbåret magnetovariometer mindré vesentlig å måle styrken av det j ordmagnetiske felt med eri meget stor absolutt nøyaktighet, enn å måle variasjonene og anomaliene for det magnetiske felt med én megét høy nøyaktighet. Oppfinnelsen gjør dét mulig å bevare en konstant følsom-het i området for målingene, dvs. i det nyttige frekvensområde (50—150 Hz) uten forstyrrelser fra rotasjonene av målehodet.

Den frekvensmåler som ér vist på fig: 2, og soiri mottar utgangen av forsterkeren 21, gjør det mulig å realisere målinger av lave frekvenser i et bredt bånd med en konstant følsomhet. Denne frekvensmåler gjennomfører integrasjon av konstante ovefflåtér. Den omfatter: Midler 23, sorii med fordel består av en Schmidt trigger for å tillate.å forme lavfrekvenssignalet c soni på denne måte overføres til en rekke rektangulære pulser d med samme frekvens f" (signal d),

midler til av dette signal d å utlede en form for ensréttede pulser e med samme frekvens f" som signalet d når det er formet, idet disse siste midler med fordel består av et system med likeretter-differentiatorer 24 med kondensatoren 25 og motstand 26, som realiserer differentia-sjonen, og med diodelikerettere 27, 28, midler egnet til å avgi kalibrerte pulser k som har en frekvens F som er meget høyere enn frekvensen f", for lavfrekvenssignalet c, idet disse midler f. eks. består av et ur 29, som avgir et sinusformet referansesignal m med frekvens F og en Schmidt trigger 30 for å forme og overføre det sinusformede signal m til en rekke med rektangulære pulser k,

en omkoblersammenstilling 31 som i det ve-sentlige omfatter to transistorer 32, som danner en Schmidt trigger som lar de kalibrerte signaler k og også pulstog k' passere i den tid da inngangen 33 blir matet,

en frekvensdeler 34 forbundet med utgangen 35 av omkoblersammenstillingen for å motta

toget med pulser k' som gir et tog med pulser n på sin første utgang 36 og et tog n' på sin annen utgang 37,

en vippekrets 38 med to innganger 39, 40, hvorav deri ene 39 mottar de ensrettede pulser e og den annen 40 den differensierte utgang n" fra deleren 34 og en utgang 41 som mates fra det øyeblikk av da den første inngang 39 har mottatt en puls e inntil det øyeblikk da den

annen inngang 40 mates med en puls n" som skyldes differentiasj onen i differentiatoren 36a a<y>signaler n, idet denne utgang 41 åpnes når den mates, pmkoblersammenstillingen 31 og midler til å integrere delerens 34 utgang, idet disse midler f, eks. består av en motstand 42 og en kondensator 43 for utgangen 36 og en motstand 44 og en kondensator 45 for utgangen 37.

I en utførelsesform hvor frekvensen f" ligger mellom 50 og 150 Hz med en midlere verdi på 100 Hz, er frekvensen F lik 204,8 Hz, idet deleren 34 er en deler på 1024.Under disse forhold teller deleren 34 1024 kalibrerte pulser k' med frekvensen 204,8 Hz fra en første puls e. Etter denne tellingen på 1024 pulser k' forandrer deT leren 34 ved utgangen 36 likevektsstillingen for vippen 38, hvilket i omkpblersammenstillingen 31 blokerer sendingen av pulser k inntil den føl-gende puls e. Følgelig kan man for hver periode med pulstog e som følge a<y>signalet c, oppnå en signaloyerflate n hvis lengde er nøyaktig konstant (den tilsvarer 1024 tidsperioder). Integra-sjonen av denne konstante overflate gir en like-spenning V, som er disponibel ved 46, og som er proporsjonal med den frekvens f" som skal måles.

For å øke følsomheten og redusere den støy som vil kunne frembringe en variasjon av mate-spenningen (variasjon av amplituden ay signalet n), utføres målingen ved differansen mellom de tp spenninger V, og V2(denne siste er disponibel ved 47 og tilsvarer den annen utgang 37 av deleren 34), Denne differansemåling fastleg-ger null ved frekvensen 100 Hz, idet det er gitt at divisjonen med 1024 i deleren 34 av frekvensen F = 204,8 kHz gir en frekvens på 200 Hz nøyaktig det dobbelte av den midlere frekvenf f" = 100 Hz. For en slik midlere frekvens på 10f Hz dannes de to signaler n og n' av prøver av samme lengde, men vel å merke med motsat<1>polaritet. For å realisere en slik fastsettelse av null, er det nødvendig å ha en fast basisfrekvens på 204,8 Hz, og for å skaffe dette sørger man for et ur 29 med temperaturstyrt kvarts.

Med denne frekvensmåler får man en puls n eller n' med konstant lengde, bare en forskyvning av dens stilling i tiden kan frembringes alt etter faseforholdet for signalet c og ursving-ningene m. Denne forskyvning omformes til en sinusformet spenning med amplitude lik den verdi som er representert av størrelsen av en referanseperiode for signalet m. Det er derfor tilstrekkelig at forholdet F/f" er stort i forhold til frekvensen for variasjonene i det magnetiske félt som skal måles.

I den foretrukne utførelsesform er de forskjellige motstander, kondensatorer og dioder følgende:

(sammenstillingen 48,49 danner en differentia-tor som omformer de rektangulære pulser k til påvirkningspulser — av samme form som pul-sene e, men med frekvens F — for<p>mkobler-sammenstillingen 31).

(sammenstillingen 54,55 danner en differentia-tor som omformer det rektangulære signal n til pulser n").

Fprsåvidt angår differentiatorkretsen 50,52, så har den til oppgave å unngå at åpningen av transistor 32 setter i gang tellingen før refe^ransepulsen kommer. Denne transistor får, når den en gang er åpnet, en likeyektstilling på grunn av potensialfallet på dens kollektor over kollektormotstanden. Uten differentiatoren 50,52 ville den prøvespenning som skyldes dette spen-ningsfall, kunne sette i gang deleren 34.Differentiatoren blokerer faktisk passasjen av denne prøve.

Den oppnådde følsomhet er på 14 volt for 50 Hz, dvs. 0,6 mV pr. gamma (1 gamma er 1,10—<5>

Ørsted) og den er konstant mellom 50 og 150 Hz, dvs. når styrken av det magnetiske felt va-rierer mellom 6,25 og 0,75 Ørsted.

Som angitt ovenfor, utfører man subtraksjøTnen mellom spenningene Vjog V2og differanse-spenningen V^Vg påtrykkes en registreringsanordning (ikke vist) etter filtrering av det" øns= sede bånd ved hj elp av en forsterker (heller ikke vist), idet forsterkertypen avhenger av den valgte registreringsanordning, Man kan med fordel la forsterkeren omfatte en dempnings-inordning som gjør det mulig å justere følsom^heten, f. eks. til 1, 2,5, 5, 10, 25 eller 50 gamma alt etter det område som skal registreres.

Man skaffer seg på denne måte et resonans-magnetometer som i forhold til allerede kjente magnetometere av denne type har mange for-deler, spesielt følgende: Først har man at dets målinger er uavhen-gige av manometerets rotasjoner i forhold til retningen av det felt som skal måles,

følsomheten er konstant i hele området for de styrker av det magnetiske felt for hvilket det er innregulert,

det gjør det mulig automatisk å registrere

variasjoner av det jordmagnetiske felt,

dets følsomhet er regulerbar etter flere under «gamma».

Claims (3)

1. Magnetometer spesielt for måling av variasjoner i styrken av det jordmagnetiske felt og omfattende som i hovedpatentet nr. 110 748 to beholdere, hvorav den ene inneslutter en første art og den annen en annen art, forskjellig fra den første, subatomære partikler med magnetisk moment og kinetisk moment som ikke er null og for hvilke derfor det gyromagnetiske forhold er vel definert, idet de gyromagnetiske forhold for de to partikkel typer er forskjellige, midler til å frembringe to spenninger med frekvensen for den magnetiske resonans og som in-duseres av precesjonen for hver av de to partik-kelarter i det magnetiske felt hvori beholderne er plassert, midler til å måle den algebraiske forskjell mellom de to nevnte magnetiske reso-nansfrekvenser, idet hver av disse frekvenser blir påvirket av fortegnet for de tilsvarende gyromagnetiske forhold, karakterisert ved at de to beholdere utgjør to rom (la, lb) anordnet tilnærmet ved siden av hverandre og danner en dobbelt beholder (1) og at midlene til å frembringe de to spenninger og midlene til å måle den algebraiske forskjell mellom de to frekvenser består avet par spoler (5a, 5b) hver omviklet om et av rommene (la, lb) og anordnet for å frembringe en gjensidig kobling, et par forsterkere (7a, 7b) som er tilnærmet lineære og med meget høy forsterkning hvis to par inngangsklemmer (6a, 6b) hver er forbundet med en av de nevnte spoler (5a, 5b) og hvis utgangs-klemmer (lia, 11b) er forbundet med en spole (10a, 10b) med sin akse perpendikulært på aksen for den spole (5a, 5b) som er forbundet med inngangsklemmene for vedkommende forsterker, en detektor (12) forbundet med utgangen (lia) av en av de nevnte forsterkere (7a), et filter (17) forbundet med utgangen av detektoren og en frekvensmåler (22) forbundet med utgangen (20) av filteret, eventuelt gjennom en forsterker (21) , hvorved den av frekvensmåleren målte frekvens er proporsjonal med styrken av det magnetiske felt i det område hvor den dobbelte beholder (1) befinner seg.

2. Magnetometer ifølge krav 1, karakterisert ved at hvert rom (la, lb) inneslutter en oppløsning (2a, 2b) inneholdende et oppløsningsmiddel som omfatter de nevnte subatomære partikler og oppløst i dette oppløs-ningsmiddel et fritt paramagnetisk radikal som har en hyperfin struktur (dvs. en resonansfre kvens i et mangetisk felt null) som er relativt høy og en dipolær kobling mellom de ikke parete elektroner. i det frie radikal og spinnene for atomkjernene i oppløsningsmidlet, idet metningen av en elektronisk resonansstråle av et slikt radikal på grunn av Overhauser-Abragam-effekten øker styrken av signalet med Larmor-frekvens av atomkjernene, og at magnetometeret omfatter midler til å mette den nevnte resonansstråle i de to rom (la, lb).

3. Magnetometer ifølge krav 1 eller 2, og innrettet til å måle variasjoner av styrken av det j ordmagnetiske felt, karakterisert v e d at den nevnte frekvensmåler (22) omfatter i kombinasjon midler (23) til å omdanne formen av lavfrekvenssignalet (c), midler (24) til av dette signal når det er gitt en form (d) å utlede ensrettede pulser (e) med samme frekvens som det formede signal, midler (29, 30) innrettet til å avgi kalibrerte pulser (k) som har en frekvens som er meget høyere enn frekvensen for det lav-frekvente signal, en omkoblersammenstilling (31) innrettet til når den befinner seg i åpen tilstand å la de kalibrerte signaler (k) passere, en frekvensdeler (34) forbundet med utgangen (35) av omkoblersammenstillingen, en vippean-ordning med to innganger (39, 40) hvorav den ene (39) mottar de nevnte ensrettede pulser (e) som skyldes det formede signal, og den annen (40) styrepulser (n") avledet fra utgangen av deleren (34) og en utgang (41) som åpnes fra det øyeblikk av hvor dens første inngang (39) mates med en ensrettet puls (e) og inntil det øyeblikk da dens annen inngang mates med en styrepuls (n"), idet den nevnte utgang åpner omkoblersammenstillingen (31) når den mates og midler (42, 43; 44, 45) til integrering av deler-utgangen (34).