NO134166B - - Google Patents

Description

Apparat for måling av selv meget svake magnetfelter, særlig jordmagnetiske felter, spesielt for skjerping.

Det er, blant annet i hovedpatentet,

blitt beskrevet et apparat til måling av magnetiske felter, selv meget svake så-danne, hvor det som element som er føl-somt for det magnetiske felt som skal måles anvendes en «prøve» som består av en oppløsning som inneholder for det ene atomkjerner som har et kinetisk moment og et magnetisk moment som begge er forskjellige fra null og for det annet inneholder oppløst i samme oppløsningsmid-del et fiksert eller bundet paramagnetisk stoff av hyperfin struktur, dvs. et stoff som inneholder minst en elektron som ikke er paret i konfigurasjon S i forhold til en kjerne i det nevnte stoff (som likeledes har kinetisk og magnetisk moment som begge er forskjellige fra null) og som har et fra null forskjellig smalt resonansbånd, selv i et felt som har verdien null.

Ved hjelp av et slikt apparat er det mulig å foreta nøyaktig måling av magnetiske felter, for det første fordi: — kjerneresonansfrekvensen (også kalt Larmor-frekvensen) av oppløsningsmidlets atomkjerner er nøyaktig proporsjonal med det magnetiske felts styrke, og

— for det annet fordi ansøkerne har

funnet at hvis man på slike oppløsninger av paramagnetiske stoffer (f. eks. salter av metaller i overgangsgruppen eller frie radi-kaler) lar innvirke sterke felter av samme

frekvens som vedkommende paramagnetiske stoffs elektroniske resonansfrekvens, oppnår man en økning av kjernepolarisa-sjonen av oppløsningsmidlet (som eksempelvis består av en væske, f. eks. vann, som inneholder protoner), dvs. et makroskopisk kjerneresonanssignal hos oppløsningen;

oppløsningen emitterer da, når man metter et av dens elektroniske resonansbånd,energi som har samme frekvens som frekvensen av kjerneresonansen hos oppløsningsmid-lets kjerner, men har større intensitet. Den økning av oppløsningsmidlets atomkjerne-polarisasjon som man iakttar, skyldes at den ikke parede elektron utsettes, ikke bare for det ytre magnetfelt, som kan være meget svakt (av størrelsesorden 0.5 gauss når det gjelder jordmagnetisk felt), men også for det felt som frembringes av det magnetiske moment av en kjerne i det nevnte paramagnetiske stoff, som kjernen er kob-let med ved hjelp av den hyperfine struktur.

Da dessuten protoners polarisasjon er negativ; dette gjør det mulig å anvende en tisk stoff av den ovennevnte type, er deres paramagnetiske kjernesusceptibilitet også negativ; dette gjør det mulig å anvende en autooscillatormåleanordning av typen «maser» (mikrobølgeforsterkning ved stimu-lert strålingsemisjon).

I hovedpatentet er det angitt, at hvis visse betingelser angående det magnetiske moments fortegn realiseres, får man en emisjon av energi fra oppløsningsmidlets atomkjerner med en frekvens som har disses kjerneresonansfrekvens, i stedet for den vanlige absorpsjon av energi, og i ho-vedpatentets figurer 4 og 5 er det vist en innretning ved hjelp av hvilken man — uten noen sveiping av frekvens eller magnetfelt — kan måle styrken av magnetfelter (spesielt jordmagnetiske felter). Denne innretning, som er basert på en slik spontan energiemisjon, omfatter anordninger til metning av oppløsningens elektron-resonansfrekvens, anordninger som opp-fanger den energi som oppløsningen emitterer ved kjerneresonansfrekvensen av opp-løsningens kjerner, og anordninger som måler den således oppfangede energis frekvens; denne frekvens er, som nevnt ovenfor, nøyaktig proporsjonal med styrken av det magnetfelt i hvilket oppløsningen er plasert, og proporsjonalitetskoefflsienten er nøyaktig kjent (se f. eks. tabellen på side 2549—2551 i Handbook of Chemistry and Physics, Chemical Rubber Publishing Co., Cleveland, Ohio, U.S.A., 4o. utgave, 1958, som angir kjerneresonansfrekvenser eller Larmor-frekvenser, for felter på 10 000 gauss.)

En innretning i henhold til hovedpatentet, for måling av magnetiske felter, hvor det nyttes den spontane emisjon av energi ved en frekvens som er proporsjonal med magnetfeltet, som fås ved hjelp av en oppløsning som inneholder for det ene atomkjerner, som har et kinetisk moment og et magnetisk moment, som er forskjellige fra null, og for det annet et paramagnetisk stoff av den ovennevnte art, omfatter: 1°) — en beholder som inneholder den ovennevnte oppløsning, f. eks. en oppløs-ning i vann av nitrosodisulfonat (også kalt peroksylamin-disulfonat);

2°) — en høyfrekvenskrets som metter et elektronisk resonansbånd av det nevnte paramagnetiske stoff, hvilken krets er avstemt på det nevnte bånds frekvens (55 MHz for nitrosodisulfonat i et felt lik null eller meget svakt) og som inneholder for det ene en høyfrekvensspole som omgir den nevnte beholder og en avstemningskondensator, og for det annet en oscillator av samme høyfrekvens for matning av den nevnte spole;

3°) — en lavfrekvenskrets for utta-king av den energi som oppløsningen emitterer ved oppløsningsmidlets kjerneresonansfrekvens (2100 Hz for protoner i vann i jordmagnetfelt); denne strømkrets, som

inneholder en lavfrekvensspole for utta-king av den nevnte energi samt en avstemningskondensator, kan .avstemmes på den nevnte frekvens og har en godhetsfaktor Q som er meget stor, slik at den kan arbeide som autooscillator eller «maser» ved denne frekvens.

4°) — en måleanordning (f. eks. av dekadetellertype) for lavfrekvenskretsens svingefrekvens, hvilken frekvens er proporsjonal med styrken av det felt i hvilket beholderen er anbragt.

For den lavfrekvente resonanskrets, som i hovedsaken består av en lavfrekvensspole og en avstemningskondensator, oppnår man på kjent vis auto-oscillasjon ved å shunte den med et nettverk som har negativ motstand, f. eks. et elektronisk nettverk som inneholder en rørforsterker, på den måte som er vist i utførelseseksemplet i fig. 5 i hovedpatentet.

I hovedpatentet er det, for at lavfrekvenskretsen skal kunne arbeide som autooscillator eller «maser», anvendt to av-stemningsmidler, nemlig variering av den nevnte kondensators kapasitet og variering av reaksjonsforholdet mellom de to trinn i rørforsterkeren.

I et smalt frekvensbånd, som er sent-rert omkring kjerneresonansfrekvensen eller Larmor-frekvensen, blir den reelle del eller konduktans G av lavfrekvenskretsens eller kjerneoscillatorens admittans G +jY

(det inverse av den komplekse impedans)

minsket med dG som følge av energiemisjon fra den flytende «prøve» hos hvilken et elektronresonansbånd er blitt mettet av høyfrekvenskretsen; samtidig undergår dens rene imaginære del eller susceptans ved den samme admittans en korrelativ variasjon.

Hvis man nå forbinder denne lavfrekvenskrets klemmer med et elektronisk nettverk, hvis komplekse inngangsadmittans er G' + jY' (hvor G' er nettverkets inngangskonduktans og jY' dets inngangssusceptans), vet man at for å få oscilla-sjonsbetingelser er det nødvendig at: 1°) - G' er negativ (dvs. at nettverket har

en negativ motstand,

2°) - at den absolutte verdi av G' er større

enn verdien av G -f- dG,

3°) - at Y' har samme absolutte verdi som Y, men har motsatt fortegn.

Videre er det, for å oppnå oscillasjons-forhold ved Larmor-frekvensen dessuten nødvendig at: 4°)-den absolutte verdi av G' er lavere enn verdien av G.

Hvis denne absolutte verdi av G' var større enn av G, ville man nemlig få (slik som tilfellet er i de klassiske oscillatorer med negativ motstand) et system med frie oscillasjoner hvis frekvens, bestemt av lavfrekvenskretsens og det elektroniske nettverks karakteristiske egenskaper, ville være uavhengig av Larmor-frekvensen og altså av feltet som skal måles.

For å oppnå auto-oscillasjon av lavfrekvenskretsen ved Larmor-frekvens, altså at hele anordningen arbeider som «maser», må man derfor sørge for at de føl-gende betingelser oppfylles samtidig:

Dette vil med andre ord si, at når man søker den betingelse ved hvilken det fås kjerneoscillasjon ved Larmor-frekvens, må man samtidig og nøyaktig regulere to stør-relser eller verdier, f. eks. for det ene en kapasitet og for det annet en reaksjonsgrad; for dette formål ble det i hovedpatentet anvendt den utførelsesform som er vist i patentets figur 5, nemlig en varierbar kondensator, ved hvis hjelp man kunne avstemme kapasiteten, og et potensiometer ved hvis hjelp man kunne regulere reaksjonsgraden av det elektroniske kretsløp.

Denne dobbelte regulering er i alle til-feller en operasjon som er vanskelig og langvarig å utføre, hvis man ikke på forhånd med tilstrekkelig tilnærmethet kjen-ner styrken av det magnetfelt man ønsker å måle, og i hvilket er plasert den flytende «prøve» som inneholder det paramagnetiske stoff.

Enn videre krever vedlikeholdet av betingelsene B og C under driften •— for både å unngå risiko for stans av oscillasj onene og for en parasittisk funksjonering av oscil-latoren ved dens egen frekvens og ikke lenger ved maserfrekvens — at det elektroniske nettverk funksjonerer meget sta-bilt like overfor ytre faktorer, då en variasjon i forsterkning ledsages av en variasjon av nettverkets konduktans og susceptans.

Oppfinnerne har funnet at innstilling og vedlikehold av oscillasj onsbetingelsene kan oppnås ved at man for det ene foretar innstillingen av elektronnettverkets inngangskonduktans ved å gjøre denne konduktans avhengig av amplituden av den spenning som kjerneoscillatoren leverer, og at for det annet nettverkets inngangssusceptans gjø-res neglisjerbar i forhold til samme hos lavfrekvenskretsens varierbare kondensator, hvilket gjør det mulig å oppfylle betingelsen C ved en regulering av den nevnte kondensator, hvilket er lett å utføre.

Oppfinnelsen består altså av en innretning ifølge påstandene 7—13 i patent nr. 100.164 for måling av magnetfelt, omfattende en beholder med et oppløsnings-middel som inneholder atomkjerner som har et kinetisk moment og et magnetisk moment som begge er forskjellig fra null, og inneholder et paramagnetisk stoff med minst én, ved en bestemt frekvens, metningsdyktig elektronresonanslinje, idet opp-løsningen ved metning av denne resonanslinje utsender energi med kjerneresonansfrekvens, videre omfattende en høyfre-kvensspole som tjener til i det indre av

beholderen å frembringe et magnetisk felt,

samt midler til å forsyne høyfrekvensspo-len med elektrisk energi av elektronresonanslinjens frekvens for metning av denne

linje, en lavfrekvensspole for å oppta

den med kjerneresonansfrekvens utstrålte energi, en variabel kondensator som sammen med lavfrekvensspolen ved kjerneresonansfrekvens danner en resonanssvingekrets med meget høy Q-faktor, og et med

lavfrekvenskretsen parallellkoblet elektronisk nett som arbeider som forsterker og har en inngangsadmittans som utgjøres av summen av en reell negativ konduktans og en imaginær susceptans og innretningen er karakterisert ved at for automatisk regulering av inngangsadmittansen, således at dens absolutt-verdi avtar med økende amplitude ved den i resonanskretsen frembragte spenning, avledes det fra resonanskretsen en med den forannevnte spenning proporsjonal like-spenning som påtrykkes det elektroniske netts første forsterkertrinn.

En slik regulering av inngangsimpe-dansen av det elektroniske nettverk som

shunter kjerneoscillatoren, medfører en dyptgående modifikasjon av arbeidsbetin-gelsene for anordningen til måling av magnetfelter, hvilket arbeide skal bli forklart nedenfor, etter en de"taljert beskrivelse av en spesiell utførelsesform av anordningen. Ved at man regulerer det elektroniske nettverks konduktans og susceptans i henhold til oppfinnelsen oppnås nemlig føl-gende: — for det ene sikres det at lavfrekvenskretsen arbeider som autooscillator, fordi det elektroniske nettverks inngangskonduktans stadig holdes på den verdi som passer hertil, og — for det annet økes oscillasj onenes frekvensstabilitet og dermed presisjonen av målingen ved Larmor-frekvens, dvs. til slutt målingen av styrken av det magnetfelt i hvilket den flytende «prøve» er anbragt, på grunn av nedsettelsen av det

elektroniske nettverks inngangssusceptans, som ellers ville innvirke på oscillatorfre-kvensen.

Videre vet man at man kan variere et elektronisk nettverks inngangskonduktans enten ved å påvirke reaksjonsgraden eller nettverkets forsterkning, og at disse to ka-rakteristikker hos nettverket inngår på symmetrisk måte ved beregningen av den nevnte konduktans.

Oppfinnerne har konstatert, at innenfor oppfinnelsens ramme er det særlig fordelaktig å realisere en automatisk regulering av de elektroniske nettverks inngangskonduktans ved å gjøre nettverkets omsetning avhengig av den spenning som leveres av kjerneoscillatoren, og å nytte variasjonen i reaksjonsgraden til å bevirke en viss for-hånds grovregulering av den nevnte konduktans, før anordningen virker som «maser».

Det er klart, at når man nytter en variasjon av nettverkets forsterkning til å realisere automatisk regulering av dets inngangskonduktans, er det av vesentlig betydning at nettverkets inngangssusceptans nedsettes til en neglisjerbar verdi på grunn av at denne konduktans, som innvirker på maserens oscillasj onsfrekvens, som kjent avhenger av nettverkets forsterkningsgrad, hvilken ellers kan bli un-derkastet store variasjoner.

Disse betingelser oppfylles i en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen hvor: — det elektroniske nettverk består i hovedsaken av en forsterker som omfatter et første forsterkertrinn med varierbar forsterkning, et annet forsterkertrinn og mellom det første og det annet trinn en kjede med regulerbar reaksjon; — midler til regulering av det elektroniske nettverks inngangskonduktans, omfattende for det ene midler som fra den i resonanskretsen frembragte spenning stadig utleder en likespenning av amplitude som er proporsjonal med samme av den spenning er blitt frembragt i resonanskretsen, og for det annet midler som påtrykker den nevnte likespenning på det første trinn for å minske dette trinns forsterkning når likespenningen øker, idet den nevnte spenning eksempelvis påtrykkes som polarisasjons-spenning på styreelektroden i røret eller rørene i det første forsterkertrinn, som arbeider på det ikke-lineære parti av sin ka-rakteristikk; — og midler som innvirker på det elektroniske nettverks inngangssusceptans og som omfatter for det ene en motreaksjonskjede i det annet forsterkertrinn og for det

annet minst én varierbar kompensasjonskondensator som er i stand til å utligne den samlede faseforskyvning som er blitt bevirket av det elektroniske nettverk ved en frekvens som ligger praktisk talt i mid-ten av det bånd av arbeidsfrekvenser som svarer til det felt som skal måles.

Enn videre er det fordelaktig å anvende en helt symmetrisk montering av lavfrekvenskretsen og av det elektroniske nettverk, for å minske støy, spesielt inngangs-støyen, som har en skadelig innflytelse på målenøyaktigheten av Larmor-frekvensen.

Oppfinnelsen skal bli forklart nærmere nedenfor i forbindelse med tegningen, som angir et utførelseseksempel.

Tegningen, som bare har en figur, representerer skjematisk en anordning til måling av selv meget svake magnetiske felter i henhold til en foretrukken utførelse av oppfinnelsen.

En anordning i henhold til oppfinnelsen omfatter: 1°) en beholder 11, som inneholder en

oppløsning 2, som består av:

— et som regel ioniserende oppløs-ningsmiddel, som inneholder atomkjerner som har et kinetisk moment og et magnetisk moment, som begge er forskjellige fra null, og hvor oppløsningsmidlet f. eks. kan bestå av vann; — et i dette oppløsningsmiddel oppløst stoff hvis konsentrasjon i oppløsningen er liten og ikke kritisk (det forefinnes som regel bare i form av spor); dette paramagnetiske stoff, som kan være et salt av et metall av en overgangsgruppe eller et fritt

radikal, har en hyperfin fiksert eller forbundet struktur, dvs. at stoffet i sin struktur inneholder minst en elektron som ikke

er paret i konfigurasjon S i forhold til en

atomkjerne i det paramagnetiske stoff (hvilken kjernes kinetiske og magnetiske momenter likeledes er forskjellige fra null) og hvor dette elektrons resonansområde er smalt;

— hvor denne oppløsning, når den mettes med en av det paramagnetiske stoffs elektroniske resonansbånd, sender ut energi av samme frekvens som de nevnte atom-kjerners frekvensområde i det magnetiske felt som oppløsningen er plasert i, hvilken

frekvens er helt proporsjonal med det nevnte felt, av de grunner som er angitt i hovedpatentet.

Blant oppløsninger som egner seg for fremstilling av en anordning som kan virke som autooscillator eller maser kan det eksempelvis nevnes: — en oppløsning av kalium- eller na-triumnitrodisulfonat i vann, pyridin eller formamid; — en oppløsning av defenyl-pikrylhy-drazyl i benzen eller i andre organiske opp-løsningsmidler; — en oppløsning av tetrafenylanti-mon-nitrodisulfonat i eter; — en oppløsning av pikryl-aminokar-bazyl i benzen; — en vandig oppløsning av ioner av et semikinon, f. eks. (O = CKH,-0)-.

2°)-en høyfrekvenskrets som kan mette et av det paramagnetiske stoffs resonansbånd, hvilken høyfrekvenskrets består i hovedsaken av en oscillator som har en meget stabil frekvens, f. eks. på 55 MHz når det skal måles et jordmagnetisk felt under anvendelse av en vandig oppløsning av nitrosodisulfonat; denne oscillator ma-ter en strømkrets som er avstemt på den nevnte elektroniske resonansfrekvens ved hjelp av en ikke vist kondensator og som inneholder høyfrekvensspolen 14, som har et lite antall vindinger av forholdsvis grov tråd, og er bestemt til å mette oppløsnin-gens elektroniske resonansbånd;

3°)-en lavfrekvenskrets eller kjerne-oscillator 26 som består i hovedsaken av en lavfrekvensspole 13 med tallrike vindinger av fin tråd, som omgir beholderen og opp-samler den energi som av oppløsningen i beholderen emitteres med denne oppløs-nings kjerneresonansfrekvens, samt en kondensator 20, så det dannes en strøm-krets som er i resonans ved den nevnte kj erneresonansf rekvens;

4°) - midler til å måle den nevnte frekvens, hvilken måling foregår etter forsterkning av den av kretsen 26 leverte spenning i en vanlig forsterker 24, ved hjelp av en frekvensmåler 27, f. eks. av dekade-type, som er koplet mellom forsterkerens 24 utgangsklemmer 25.

Den hittil beskrevne del av anordningen er helt lik den som i hovedpatentet er vist i fig. 4 og beskrevet der i forbindelse med denne figur, og det er i den her ved-føyede tegning benyttet de samme henvisningstall 11, i2, 13, 14, 24 og 25 for å be-tegne de samme deler som i den nevnte fig. 4 i hovedpatentet;

5°)-et elektronisk nettverk 28 med negativ admittans som shunter lavfrekvenskretsen, og som likesom i fig. 5 i hovedpatentet utgjøres av en forsterker.

I den foreliggende utførelsesform omfatter forsterkeren, som har to suksessive forsterkertrinn med varierbar reaksjon mellom utgangstrinnet og inngangstrinnet, i hovedsaken to elektronutladnin^srør, f. eks. to dobbelttrioder 29 og 30, som danner de to forsterkertrinn.

For, som nevnt ovenfor, å minske de ytre årsaker til støy og innflytelse på mate-spenningsfluktuasjonen, er lavfrekvenskretsen 26 og nettverket 28 begge utført helt elektrisk symmetriske, og det anvendes på tegningen de samme henvisningstall, forsynt med markeringer a resp. b for de symmetriske elementer av kretsen 26 og nettverket 28.

Nettverkets 28 inngangsklemmer 31, 31a, 31b, av hvilke de to sistnevnte er forbundet med rørets 29 styreelektroder 32a, 32b, er ved ledninger 33, 33a, 33b forbundet med lavfrekvenskretsens 26 utgangsklemmer 34, 34a, 34b, mens koplinger mellom forsterkerens to trinn er oppnådd ved å forbinde styregitterne 36a, 36b i røret 30 med anodene 37a, 37b, i røret 29 over kondensatorer 38a, 38b.

Hvis det ønskes, kan man betrakte den hittil beskrevne anordning som en enkel variant, men med symmetrisk montering, av anordningen, i fig. 5 i hovedpatentet.

I henhold til hovedtrekket ved oppfinnelsen skjer reguleringen av nettverkets 28 admittans, slik at betingelsene B og C til-fredsstilles samtidig, på følgende måte: 1°) - Først hva angår innstillingen av nettverkets inngangskonduktans: a) - Man etablerer, hovedsakelig for å mu-liggjøre forregulering av denne konduktans, en regulerbar reaksjon mellom de to forsterkertrinn, hvor reak-sjonskjeden mellom anodene 39a, 39b i røret 30 og inngangsklemmene 31a, 31b til nettverket 28 (dvs. til gitterne 32a, 32b i røret 29) består av motstander 40a, 40 b og potensiometere 41a, 41b, hvis glidere styres samtidig, ved hjelp av en felles aksel 42; på denne måte kan man innstille reaksjonsgraden, eller med andre ord verdien G' av nettverkets 28 negative inngangskonduktans, for en gitt forsterkningsgrad i det første forsterkertrinn (i røret 29). b) - Nøyaktig, automatisk innstilling av nettverkets inngangskonduktans oppnår man ved å gjøre forsterkningen i det første trinn avhengig av den spenning som tilføres fra lavfrekvenskretsen 26; dette skjer ved at: - for det ene utleder man fra veksel-spenningen på forsterkerens 24 utgangsklemmer 25 en likespenning hvis amplitude er proporsjonal med veksel-spenningens amplitude, hvilket skjer ved hjelp av en detektor som har to likerettende dioder 43, som samvirker med en kondensator 44 og et %-filter

som består av en motstand 46 og to kondensatorer 47, hvilken likespenning opptrer på filterets 45 klemmer 48; og — for det annet anbringer man mellom klemmene 48 et potensiometer 49 og uttar gjennom dettes slepekontakt 50 en regulerbar del av denne like-spenning — hvorved man kan variere reguleringsgraden, og denne del spenning påtrykkes på nettverkets 28 inn-gangsklemme 31; en kondensator 58 tjener til å isolere visse partier av nettverket fra denne likespenning.

Den, normalt i volt uttrykte, variasjon av potensialet som påtrykkes klemmen 31, og som — for en bestemt stilling av slepekontakten 50 — er proporsjonal med amplituden av oscillasj oner i strømkretsen 26, gjenfinnes gjennom denne strømkrets på klemmene 31a og 31b, og den bevirker derfor en identisk variasjon av differensen mellom det midlere potensial mellom gitterne 32a, 32b og anodene 37a, 37b i røret 29. Hvis man ordner det slik at røret 29 arbeider på en ikke-lineær del av sin ka-rakteristikk, vil en variasjon av potensial-differensen mellom gittere og anode bevirke — for de oscillasj oner som man un-dersøker og hvis amplitude normalt uttryk-kes i millivolt — en slik variasjon av forsterkningen at denne avtar når den nevnte potensialdifferense tiltar.

Som kjent virker denne forsterknings-variasjon normalt på nettverkets 28 susceptans, men denne er i henhold til oppfinnelsen gjort meget liten.

2°) - Inngangssusceptansen av nettverket 28 nedsettes i virkeligheten til en neglisjerbar verdi i det frekvensbånd som det arbeides med.

Denne nedsettelse oppnås først og fremst ved at man stabiliserer det annet trinn (røret 30) ved en sterk mot-reaksjon, som oppnås ved hjelp av motstanden 52a, 52b, og som minsker den faseforskyvning som skyldes forbindelseskondensatorene 38a, 38b og parasittkapasiteter mellom anodene 37a, 37b, 39a, 39b og jord.

Man vil bemerke at denne mot-reaksjon også bevirker en nedsettelse av nettverkets 28 utgangsimpedans og følgelig også nedsettelse av innflytelsen av fluktuasjoner i matespenningen på det indi-viduelle potensial av hver enkelt anode, denne spenning, som er disponibel ved 53, blir påtrykket anodene gjennom potensiometere 41a og 41b og anodemotstandene 54a, 54b, og fullstendig kompensering av fluktuasjonene oppnås ved at man tar ut utgangsspenningen mellom de to anoder 39a og 39b i røret 30 og forbedrer nettverkets 28 symmetrianordning ved hjelp av to motstander 55 som er felles for kato-dene 56.

Kompenseringen av faseforskyvningen, som foretas for å nedsette nettverkets 28 inngangssusceptans til et minimum, full-stendiggjøres ved å regulere kapasiteten av de varierbare kondensatorer 57a, 57b ved hjelp av en felles styreaksel 57, for fullstendig å utligne faseforskyvningen i nettverket 28, dvs. dettes susceptans, for en frekvens midt i arbeidsområdet.

Ved den kombinerte anvendelse av motreaksjonen og kompensasjonen får man alt i alt en forsterker for et meget bredt passeringsbånd og kompensert faseforskyvning i arbeidsfrekvensbåndet.

Den foran beskrevne anordning arbeider på følgende måte:

Før hver måling innstiller man:

— nettverkets 28 reaksjonsgrad ved hjelp av potensiometerne 41a, 41b, som inn-stilles ved hjelp av den felles aksel 42, hvorved man regulerer nettverkets 28 inngangskonduktans, graden av den automatiske regulering av susceptansen, derved at man for-skyver potensiometerets 49 slepekontakt 50, hvorved man bestemmer helningen av den kurve som representerer omsetnings-variasjonene i forhold til variasjonene av amplituden av svingningene i kretsen 26, — faseforskyvningskompenseringen derved at man påvirker styreakslen for kondensatorene 57a, 57b, slik at man oppnår betingelsene for frie oscillasj oner i lavfrekvenskretsen, uavhengig av enhver kjer-neresonansforeteelse, og dette i et stort frekvensområde omkring den antatte verdi av Larmor-frekvensen, hvilket bare krever et meget tilnærmet kjennskap (med en faktor som kan gå litt over to) til verdien av det magnetfelt som skal måles og til hvilket den nevnte Larmor-frekvens svarer.

På denne måte realiserer man betingelsen -G'>G.

Deretter finner man resonansen, ved å innstille ene og alene den varierbare kondensator 20, og når kretsens 26 avstem-ningsfrekvens er meget nær Larmor-frekvensen av den i beholderen 11 inneholdte flytende prøve i magnetfeltet, vil den energiemisjon som gis av denne prøve, hvis elektroniske resonans er mettet av spolen 14, vise seg ved en økning av oscillasj onsspen-ningen.

Den automatiske omsetningsregulering som opptrer på grunn av likespenningen som uttas gjennom slepekontakten 50 (og som er proporsjonal med oscillasjonsspen-ningen), vil nå minske nettverkets 28 inngangsadmittans, og hvis reguleringsgraden på forhånd var blitt passende innstillet ved

en riktig plasering av slepekontakten 50,

kommer anordningen automatisk i den tilstand i hvilken betingelsen B er oppfylt.

Da enn videre nettverkets 28 inngangssusceptans er neglisjerbar, har omsetnings-variasj onene ingen skadelig innflytelse på betingelsen C, som fortsetter å være oppfylt.

Når man således ved bare å innstille

kondensatoren 20 oppnår et frekvensbånd

i nærheten av Larmor-frekvensen, innstiller anordningen seg automatisk for tilkop-ling av kjerneoscillatoren, uten at det be-høves noen ytterligere manøvrering. Enn

videre vil den automatiske regulering —

ved hjelp av denne oscillators utgangsspen-ning — av rørets 29 forsterkningsgrad og

nettverkets 28 neglisjerbare inngangssusceptans bevirke at denne tilstand opprett-holdes uavhengig eller nesten uavhengig av

variasjoner i nettverkets 28 forsterkningsgrad, hvilket garanterer stabilitet av frekvensen og følgelig stor nøyaktighet ved

dennes måling. Dessuten bevirker den symmetriske konstruksjon av kretsen 26 og av

nettverket 28 at virkninger av slik støy blir

neglisjerbar som skyldes for det ene induk-sjon av parasittstrømmer ved sektorens frekvens eller høyere harmoniske frekvenser,

hvis amplitude varierer vilkårlig med tiden,

og for det annet fluktueringer i nettverkets matespenning, hvilke fluktuasjoner

øker ved tilstedeværelse av en reaksjons-sløyfe.

Som det sees, er det skaffet en anordning ved hvis hjelp man — takket være

dens automatiske regulering — lett og med

stor nøyaktighet kan måle Larmor-frekvensen av en oppløsning av et paramagnetisk stoff, av den nevnte art, som er plasert i et magnetfelt og dermed måle dette

magnetfelts styrke, som er strengt proporsjonal med den nevnte Larmor-frekvens.

Claims (2)

1. Innretning ifølge påstandene 7—13 i

patent nr. 100.164 for måling av magnetfelt, omfattende en beholder (11) med et oppløsningsmiddel som inneholder atom kjerner som har et kinetisk moment og et magnetisk moment som begge er forskjellig fra null, og inneholder et paramagnetisk stoff med minst én, ved en bestemt frekvens metningsdyktig elektronresonanslinje, idet oppløsningen ved metning av denne resonanslinje utsender energi med kjerneresonansfrekvens, videre omfattende en høyfrekvensspole (14) som tjener til i det indre av beholderen å frembringe et magnetisk felt, samt midler til å forsyne høyfrekvensspolen med elektrisk energi av elektronresonanslinjens frekvens for metning av denne linje, en lavfrekvensspole (13) for å oppta den med kjerneresonansfrekvens utstrålte energi, en variabel kondensator (20) som sammen med lavfrekvensspolen ved kjerneresonansfrekvens danner en resonanssvingekrets (26) med meget høy Q-faktor, og et med lavfrekvenskretsen parallellkoblet elektronisk nett (28) som arbeider som forsterker og har en inngangsadmittans som utgjøres av summen av en reell negativ konduktans og en imaginær susceptance karakterisert ved at for automatisk regulering av inngangsadmittansen, således at dens absolutte verdi avtar med økende amplitude ved den i resonanskretsen (26) frembragte spenning, avledes det fra resonanskretsen (26) en med den forannevnte spenning proporsjonal like-spenning som påtrykkes det elektroniske netts (28) første forsterkertrinn (29).

2. Innretning ifølge påstand 1, karakterisert ved at den omfatter anordninger som innvirker på susceptansen og som omfatter en motreaksjonskjede (52a, 52b) i det annet forsterkertrinn (30), samt en varierbar kompensasjonskondensator (57a, 57b) som har et slikt variasjonsom-råde at hele den faseforskyvning som frem-kalles av det elektroniske nettverk (28) ved en frekvens som ligger praktisk talt midt i det bånd av arbeidsfrekvenser som svarer til det magnetfelt som skal måles, kan oppheves.