NO140768B - Fremgangsmaate til ved massepolymerisering aa fremstille polymerer eller kopolymerer av vinylklorid - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og innretning for måling av svake magnetiske felter, særlig jordmagnetiske felter, ved kjerneinduksjon.

Oppfinnelsen angår nøyaktig måling

av svake magnetiske felter (under ca. 10

gauss eller ørsted), spesielt jordmagnetiske felter (lik ca. 0,5 gauss eller ørsted) ved kjemeinduksjon, dvs. ved å bestemme den fri presesjons frekvens av en samling av subatomiske partikler eller atomdeler, spe-

sielt atomkjerner, i det magnetiske felt som skal måles; som påvist nedenfor er denne frekvens nøyaktig proporsjonal med feltets styrke.

En prøve som består av en samling kjernespinn eller atomkjerner med indre kinetisk moment eller spinn r (vektorene blir i den foreliggende 'beskrivelse repre-

sentert ved en stor eller liten bokstav over hvilken det er anbragt en horisontal strek)

som har et fra null forskjelllig magnetisk moment, m, dvs, som har et vel' bestemt og fra null f orskj ellig gyromagnetisk forhoid Y = m—, oppviser, når den er plasert i et

r

magnetisk felt, H av styrken: H, et makroskopisk, .magnetisk resultantmoment eller en makroskopisk magnetiseringsvektor M,

som ved termisk likevekt mellom atomkjernene og det omgivende miljø er gitt ved formelen M = X H, 1 hvilken X betegner den magnetiske (kjerne-) susceptibili-

tet hos samlingen av atomkjernene (som kjent er den magnetiske kjerneeuscepbibili-

tet langt mindre enn elektroners paramagnetiske susceptibilitet).

For å oppnå .fri presesjon av den resul-

terende makroskopiske magnetiseringsvek-

tor M omkring feltets H retning er det i U.S. patent nr. 2.561.491 av 24/7 1951, Rus-

sel H. Varian, som er overdratt til selska-

pet «Varian Associates» (Reissue nr. 23.709

av 12/1 1954) foreslått at man i et viset tidsrom utsetter atomkjernene for et polariserende magnetisk hjelpefelt P, som dan-

ner en viss vinkel med feltet H som skal måles (i Société Varian Associates franske patent nr. 1.210.465, meddelt 28/9 1959, er det angitt, at når man vil måte et jordmagnetisk felt ved hjelp av protoner som atomkjerner, påtrykker man et polarise-

rende felt av ca. 100 gauss i ca. 3 sekunder,

i en retning som er nesten vinkelrett p>å

det jordmagnetiske felt). Under den kom-

binerte virkning av det polariserende felt P og feltet H som skal måles, antar den makroskopiske magnetiserlng H hurtig ret-

ningen av det totale magnetiske felt R =

H + P (som er nesten vinkelrett på feltet

H, som skal måles, når diet polariserende

felt P står praktisk talt vinkelrett på dette),

■ og i løpet av en viss tid (som har tilknyt-

ning til (longitudinal-) relaksasjonstiden,

dvs. den tid som atomkjernene behøver for å oppnå likevekt), en større intensitet, som er bestemt ved M(i = XR, hvis det polariserende felt P undertrykkes plutselig, slik at toåre feltet H, som skal måles, blir til-

bake, vil vektoren M f or makroskopisk magnetisering av atomkjerner (som har lagt se© i linje med resultantfeltet R og søm ikke har kunnet legge seg i linje med H øyeblikkelig etter den plutselige avbrytelse av P) bevirke en presesj onsbevegeilse omkring retningen H under påvirkning fra det fra null 'forskjellige kinetiske kjernemoment og fra resultanten av samvirknin-gen mellom det1 fra null forskjellige magnetiske kjernemoment og det magnetiske felt H, på liknende måte som et

■gyroskop som roterer omkring seg selv og er utsatt for tyngdekraftens innvirkning, og dette foregår inntil den nye innstilling langs H er nådd ved termisk likevekt, etter en viss tids forløp.

Det roterende felt, som er forbundet med precesjonen av resultant-magnetise-rinigsvektoren M, induserer d en spole, som omgir kjernespinnene og som er orientert på passende måte (denne spole tjener ge-nerelt også tu å frembringe det polariserende felt P), en elektrisk vekselkraft hvis frekvens er lik frekvensen f, den såkalte Larmor-frekvens, av den fri kjerneprece-sjon, som er bestemt ved den klassiske for-mel f = — H. Det sees altså, at fre-* jt

kvensen av den induserte elektromotoriske vekselkraft er strengt proporsjonal med H, og proporsjonalltetskoeffisienten er kjent med en tilnærmelse på 10-5 for protoner (hvilket gir en meget god nøyaktighet for absolutt måling) og er dessuten konstant (hvilket sikrer en enda bedre relativ nøy-aktighet).

Av denne grunn består en kj ent måle-anordning eller et, magnetometer av kjer-neinduksjonstypen i hovedsaken av en beholder som er fylt med vann (stoff som inneholder protoner), ien spole som Omgir beholderen og hvis akse står vinkelrett på feltet H som skal måles, en kilde for like-strøm, en forsterker som er forbundet med en anordning for måling av forsterkede svingningers f rekvens, og en omkopler som avvekslende forbinder spolen med den nevnte strømkilde for å frembringe det polariserende f elt R inne 1 beholderen og med den nevnte forsterker for å muliggjøre for-sterkningen og 'målingen av frekvensen av den elektromotoriske vekselkraft som induseres i spolen på grunn av den fri precesjon av protonene i vannet (som på for-hånd er blitt polarisert) etter avbrytelsen av det polariserende felt, hvilken avbrytelse bør skje plutselig.

Det vil1 inmsees at det polariserende

hjelpefelt P har to virkninger:

— for det ene øker det den resulterende magnetisering (som blir proporsjonal med det samlede magnetiske felt R ved overgangen av M = X H til MK = XR), slik at det nyttige signal forsterkes og dermed også forholdet signal/støy , (hvorved det oppnås en mere presis måling av det magnetiske felt H), — og for det annet bringer det den resulterende magnetisering M ut av linje med feltet H, som skal måles, slik at etter avbrytelsen av det polariserende felt P har den fri precesjon av kjernespinnene omkring retningen H en frekvens som er proporsjonal med den styrke H av feltet H som. man ønsker å måle.

Det finnes også et annet middel til å 'øke kjernieipoiarisasjonenog dermed kjerne-signalet i et gitt, svakt felt, dvs. oppnå den førstnevnte virkning av feltet P, dette middel (som er beskrevet i patenhavernes belg-iske patent nr. 566.137 av 27/9 1958) består i at man som måleprøve anvender en oppløs-ning som inneholder, for det ene i selve oppløsningsmidlet, atomkjerner som har iet vel bestemt, fra null forskjellig gyromagnetisk forhold, og for det. annet inneholder, oppløst i dette oppløsninigsmiddel, et paramagnetisk stoff (dvs. et stoff som i sin struktur inneholder et enkelt elektron eller ikke paret elektron) -med spektrum av hyperfin struktur, og som har et mettbart elektronisk resonansområde, hvis midlere frekvens ikke tenderer mot null i et magnetisk felt hvis styrke avtar mot null (energi-nivåers atskillelse eller «splitting» i et felt lik null), og at man ved hjelp av et høy-frekvensfelt metter dette elektroniske resonansområde som har en praktisk talt konstant frekvens og er forskjellig fra null i det svake felt (på under ca. 10 gauss); herved får, ved kopling mellom det magnetiske moment av oppløsningsmidlets atomkjerner og det magnetiske moment av det 'paramagnetiske stoffs elektroner, kjerne-nes makroskopiske magnetiske resultant-røoment en betydelig verdi, selv i et svakt felt. Man kan på 'denne måte i et joirdmag-netisk felt oppnå en polarisasjon som. er ca. 4000 ganger sterkere enn uten dennisi virkning av en kopling mellom det oppløste, paramagnetiske stoffs enkelte elektroner

(eller ikke parede elektroner) og oppløs-ningsmidlets atomkjerner, hvilken virkning undertiden blir kalt «Overhauser-Abragam-effekten».

Oppfinnerne hadde funnet, at ved måling av et svakt magnetisk felt ved kjerneinduksjon, vil tilføyelse av et paramagnetisk stoff av 'den ovennevnte type i oppløst tilstand til den flytende inåileprøve — der som regel består av vann, og metning av et elektronisk område av dette stoff i det felt som. resulterer av det magnetiske felt og av polarisasjonsfeltet, muliggjøre en betydelig minskning av den intensitet som er nødvendig for det polariserende felt P, hvilket siste da bare behøver å frembringe den annen av de ovennevnte virkninger, nemlig å indusere en fri precesjon. av opp-løsningsmidletskjernespinn, derved at disse spinn, som er i likevekt før det polariserende felt påtrykkes, svinges etter retningen H. For å måle det jordmagnetiske felt kan man påtrykke et polariserende fielt av samme størrelsesorden på det jordmagnetiske felt, for eksempel et polariserende felt hvis styrke er lik eller noen (eksempelvis 5 å 6) ganger sterkere enn det jordmagnetiske felt. Denne betydelige forbedring ved måling av svake magnetiske felter ved hjelp av kjerneinduksjon er gjenstand forpatent-havernes franske patent nr. 1.221.637 av 18/1 1960. I dette patent er det angitt, at hvis det anvendte paramagnetiske stoff er kalium-nitrosodisulfonat, blir det polariserende felt påtrykket i ca. 2 sekunder samtidig som det høyfrekvente metningsfelt for det elektroniske område, og avbrytnin-gen av det polariserende felt skal naturlig-vis foregå plutselig, for å hindre at kjernespinnene kan få tid til å følge forskyvningen av resultantfeltet R løpet av den tid det polariserende felt P avtar, hvilket ellers ville ha til f ølge at f ri precesjon -ikke innh-trer. Den fremgangsmåte som er beskrevet i det nevnte patent, muliggj ør en betydelig minskning av styrken av det polariserende magnetiske hjelpef elt P, og dermed av energiforbruket og av apparatets størrelse.

Oppf innernehar nylig overraskende funnet, at hvis man til den flytende måileprøve for måling ved hjelp av kjerneindufcsjon setter et paramagnetisk stoff av den foran nevnte type og metter et elektrisk resonansområde hos dettei stoff, er det ikke bare mulig å minske styrken av det polariserende magnetiske hjelpefelt, men det er også mulig å forkorte dette polariserende felts påtryknlngstid betydelig, for eksempel fra. 2 å 3 sekunder (en varighet som er angitt i de anførte franske1 patenter nr. 1.210.465 og 1.221.637) til en varighet av samme størrelsesorden som perioden av Larmor-kjerniefrekvensen (T = l/f) i det magnetisfcei felt H, hvilken varighet kan værte så liten som 0,25 å 0,5 av den nevnte periode (som1 er av størrelsesordenen 0,5 millisekund for protoner i et j ordmagnetisk felt på 0,5 ørsted eller gauss. Det er på denne måte mulig å nedsette varigheten av det polariserendei felts påtrykning til en brøkdel av et millisekund (eller til noen millisekunder), denne varighet dreiet seg i den tidligere teknikk om sekundstørrel-'sesorden. Som nevnt må avbrytelsen av det polariserende felt skje meget hurtig ved alla målinger som skjer ved hjelp av kjerneinduksjon, og man ser at i det foreliggende tilfelle1 blir hele tidsintervallet mellom avslutningen av en periode for bestemmelse av kjernefrekvens og 'begynnelsen av den neste periode forkortet betydelig, hvorved apparatets arbeidstakt økes betydelig for en like lang bestemmelses- eller måle-periodie, og altså for samme presisjon (da denne er en tiltagende funksjon av målingens varighet i de vanlige måleområder).

Hvis man teller oscillasjonene av Larmor-frekvens i mottagerspolen (som i al-minnelighet er den samme som poiarisa.-sjonsspolen) i 2 sekunder (målepieiriodens varighet) vil man finne at: — med de eldre fremgangsmåter og apparater, hvor det tok 3 sekunder å etab-lere det magnetiske polariserende! felt, kunne man utføre en måling hvtert femte sekund, dvs, 12 ganger pr. minutt, — mens man ved å anvende den foreliggende 'oppfinnelse kan foreta en måling hvert annet sekund, dvs. 30 ganger pr. minutt.

Hvis man tar i betraktning dødperio-dene — (spesielt den periode på en brøk-del av et sekund som følger like etter un-dertrykkelsen av det polariserende felt, i løpet av hvilken det er nødvendig å f j erne,

utta eller forbruke: den elektriske energi i

polarisasjonsspolen og oppsamle den elek-tromotoriske vekselkraft, før man. kan

kople inn forsterkerenbetiem og oscillasjons-måleenheten, hvilke enheter ville bli for-styrret og, endog kunne bli skadd hvis denne spole bie utladet etter •undertrykkelsen av polarisasjonsstrømmen) — vilden effektive

arbeidstakt bli noe minsket, for eksempel

til 10 målinger resp. 20 målingier pr. minutt. Den forannevnte erkjennelse gjør det altså mulig å omtrent fordoble arbeidstakten av målinger, hvilket er meget fordelaktig, spesielt ved geofysisk leting etter mineraler i jorden ved hjelp av et magnetometer, som arbeider med kjerneinduksjon, og som forflyttes hurtig over terren-get, som skal undersøkes, i kjøretøyer og spesielt i fly (som kjent kan et flys hastighet, og dermed den pr. minutt overfløyne

terrengdistanse, ikke nedsettes under en viss verdi).

Foreliggende oppfinnelse er nettopp ■basert på iden overraskende erkjennelse at det er mulig å nedsette det polariserende ■felts påtryknlngstid hvis man nytter Over-hauser-Abragam-ef fekten, og oppfinnelsen går ut på en .fremgangsmåte og en innretning if or måling av styrken av et svakt magnetisk felt (under ca. 10 gauss), spesielt jordmagnetisk felt ved anvendelse av en oppløsning som inneholder for det erne, i selve oppløsnir.igsmidlet, atomkjerner som har et vel definert gyromagnetisk forhold som er forskjellig fra null, og for det annet inneholder, oppløst i dette oppløsningsmid-del, paramagnetisk ioner med ikke parede elektroner, som oppviser et fra null 'forskjellig elektronisk resonansområde i et null-felit og som kan mettes ved hjelp av et høyfrekvent vekselfelt.

Fremgangsmåten består 1 at man i den nevnte oppløsning på samme tid frembringer et høyfrekvent vekselfelt, hvis frekvens svarer til frekvensen av det elektroniske, resonansområde av paramagnetiske ioner i oppløsninger, i det felt som skal måles, og et magnetisk hjelpefelt hvis retning danner en viss vinkel, fortrinnsvis på omkring 90°, mied retningen av det 'magnetiske felt som skal måles og hvis styrke er av samme orden som styrken av det magnetiske felt som skal 'måles, (lik oa. 1—10 ganger dette magnetiske felt) og at man avbryter hjelpefeltets påtrykning hurtig, slik at det fremkalles fri presesjon av de nevnte atomkjerner i det magnetiske felt som skal måles, med en frekvens som er proporsjonal med produktet av det nevnte gyromagnetiske forhold og styrken av -det magnetiske felt, og at man. måler frekvensen av denne presesjon, karakterisert ved, at varigheten av påtrykningen av det magnetiske hjelpefelt av størrelsesorden er lik varigheten av den nevnte precesjons periode (hvilken varighet kan være så kort som 0,25 a 0,50 av den nevnte periode).

Innretningen i henhold til oppfinnelsen omfatter en beholder, som inneholder den nevnte oppløsning, midler for inne i beholderen å frembringe et høyfrekvent vskselfelt hvis frekvens er lik frekvensen av det elektroniske resonansområde av paramagnetiske ioner 1 oppløsningen i det felt som skal måles, en spole som er anbragt omkring beholderen med sin akse praktisk talt vinkelrett på det magnetiske felt ,som skal måles, en kilde for likestrøm som, når den er f orbundet med den nevnte spole, leverer en slik likestrøm at denne i det flytende miljø frembringer et magnetisk hjelpefelt hvis retning danner en viss vinkel, fortrinnsvis på ca. 90°, med. retningen av idet magnetiske felt som skal måles, og hvis styrke er av samme; størrelses-orden som det magnetiske felt som skal måles, anordninger som, når de er forbundet med den nevnte spole, utlader (forbruker) den elektriske energi som skyldes opphøret av spolens matning, midler for måling av frekvensen av den elektromotoriske vekselkraft som induseres i spolen ved den fri presesjon av de nevnte atomkjerner i det magnetiske felt som skal måles og som. er proporsjonal med produktet av nevnte gyromagnetiske forhold og styrken av det magnetiske felt, og omkoplingsanordnin:-ger som forbinder spolen, først med den nevnte strømkilde og deretter hurtig med de nevnte energiforbrukende anordninger og tilslutt med de nevnte anordninger for beis temme ise av frekvensen, karakterisert ved! at varigheten av påtrykningen av det magnetiske hjelpefelt er av samme stør-relsesorden som varigheten av den nevnte precesjonsperiode.

Oppfinnelsen, belyses nærmere ved den følgende beskrivelse i forbindelse! med teg-ningene, som viser ■utførelses-eksempler. Figur 1 er et blokkskj erna som viser en magnetometeranordning i hvilken oppfinnelsen er anvendt. Figur 2 angir variasjonene i løpet av en arbeldssyklus av styæsignalene for omkoplingsorganet (som r figur 1 inneholdes Innenfor iden med strekete linjer viste blokk A) og de signaler som er disponible ved po-larisasjonsspolens klemmer og ved uttaket av fri presesjons-oscillasjoner. Figur 3 viser variasjonen av følsomhe-ten av det i figur 1 viste magnetoimeter som funksjon av varigheten av måleperioden ved Larmorfrekvens. Figur 4 viser en første utføreisesform av for det ene omkoplingsorganet mellom polarisasjonsspolen og uttaket, og for det annet av lifcestrømkilden, elementet som besørger utladningiein av spolens elektriske energi (etter, avbrytelsen av den polariserende strøm) og anordningen for forsterk-ning og telling av oscillasjoner siom induseres i spolen. Figur 5 viser en annen utføreisesform

av et sådant omkopilingsorgan.

Det i figur 1 viste magnetometer omfatter i hoved saken, følgende deler: 1° — en beholder 1 på 100 ml som er fylt meid vann (hvilken væske inneholder protoner eller hydrogenkjerner, hvis kjer-neresonansifriekvens i et felt på 1 gauss er av størrelsesordenen 2000 Hz), i hvilket vann det er oppløst — som paramagneitisk stoff med hyperfint strukturspektrum — kaliumnitrosodlsulfonat, også kalt disul-fonat av perofcsylamin og kalium, K,NO (SO,,), (Fremy-salt) 1 en mengde av 1 g pr. liter.

2° — anordninger fo<r metning av et elektronisk resonansoTnråde av nitrosodisulfonat i diet magnetiske resu.ltantfe.lt av det svake felt H, som skal måles, og det polariserende felt P (som er 1—10 ganger, for eksempel 2—6 ganger, sterkere enn feltet som skal måles), idet frekvensen for dette område er 55,8 MHz i jordfeltet og et polariserende felt på 1—3 gauss, og som varierer meget lite likesom feltet som skal måles, 'hvorfor følgielig det samlede felt forblir svakt (for eksempel under 10 gauss), disse anordninger omfatter:

— for det ene en høyfrekvens — spole 2, som består av et meget lite antall, for eksempel 4 vindinger av grov tråd, som: er orientert slik at det høyfrekvente veksleil-felt S som de frembringer er rettet langs en linje som danner en viss vinkel, fortrinnsvis 90°, med idet magnetiske felt H som skal måles (vindingenes akse i spolen 2 er i det sistnevnte tilfelle vinkelrett på H), og — for det annet en generator 5 av vanlig art for høyfrekvens som leverer 'Svingninger av frekvensen 55,8 MHz med en energi på 6 watt, Det er å merke, at denne oscillators frekvensstabilitet og reguler-ingen av denne frekvens ikke frembyr no-en problemer, ti for det ene er de elektroniske resonansområdeir meget store, og for det annet er i et svakt felt (og spesielt i hele området av verdier av det jordmagnetiske felt og av de benyttede polariserende felter) den elektroniske resonansfrekvens uavhengig av feltet; samt — en koaksial kabel 4 og et tilpassings-nett 3 (som, for eksempel, består av en eller flere innstillbare kondensatorer) for til-passing av generatorens 5 impedans til spolens 2 impedans, dempningen i kabelen 4 er på 2 desibel, og følgelig disponerer man

3 watt ved, inngangen til spolen 2,

den samlede anordning 2, 3, 4, 5, muliggjør metning av nitrosodisulfonats elektroniske resonansområde 1 svakt felt, og følgelig å polarisere — hva styrke angår — protonene i vannet i hvilke .nitrosodisul-fonatet er oppløst, ved hjelp av Overhau-ser-Abragam-ef fekten,

3° — en spollei 6, som for det ene tjener til å frembringe det polariserende hjelpefelt P, som skal danne en viss vinkel, fortrinnsvis 90°, meid feltet H, og for det annet til å oppsamle signalet som gis- ved den

fri precesjon omkring kretsen H av protoner i oppløsningen i beholderen 1. Denne spole består av et meget stort antall vindinger (fire «kaker» på hver 1200 vindinger) av emaljert 40/100 mm's tråd. Denne spole representerer en induktans på 1 Henry og har en overspenningskoef fisient eller kvalitetsfaktor (Q) på 50 (ved den ne-den-for angitte resonansfrekvens), og er forbundet med et omkoplingsorgan A ved hjelp- av en koaksialkabel 8, hvis fordelte kapasitet er 30 millimikrofarad eller picofarad/meter, og hvis lengde er for eksempel 30 meter (samlet kapasitet 0,9 mikro-farad), slik at det unngås at de strømmer som frembringes i de nedenfor beskrevne enheter, fremkaller ikke neglisjerbare, for-styrrende strømmer i det indrei av beholderen 1,

4° — en 'generator eller likestrømskil-de 9, av i og for seg vanlig art, som gjennom bryteren 10 (når denne er sluttet) levierer til spolen i organet A en likestrøm som, vesentlig på grunn av spolens 6 induktans, øker fra 0 til 1,5 mA i løpet av litt over 0,125 ms (som er litt mere enn en fjerdedel av protoners Larmor-periode, som i jordmag-netlsk felt er omkring 0,5 ms). Denne generator tjener til å polarisere i riktig retning protonene som befinner seig i vannet, i beholderen 1, og bringer disses makroskopiske magnetisering H i linje med R =

P + H,

5° — en motstand 12 på 39 kiloohm som mellom den plutselige stans av spolens 6 matning fra generatoren 9 (ved, at bryteren 10 åpnes) og, begynnelsen av måleperioiden

av den 'elektromotoriske kraft som er blitt indusert i spolen 6 med Larmor-frekvens i feltet H som skal måles — forbruker eller sprer den i spolen 6 oppsamlede elektriske energi. Denne motstand 12 kan være forbundet med spolen 6 (når organets A om-fcopler 11 er i den ved en streket linj e viste stilling) eller vært kortsluttet av ledningen 12a (når omfcopleren 11 befinner seg i den med en helt opptrukken strek viste stilling),

6° — et arrangement for måling eller bestemmelse av frekvensen av den elektromotoriske kraft som er blitt indusert i spolen 6 ved den fri precesj on av protoner som i beholderen 1 er blitt polarisert av feltene P og H, hvilken precesjon har Larmor-frekvensen i feltet som skal måles. Dette arrangement omfatter: avstemningskonden-satorer (nemlig en fast kondensator 13 og en innstlllbar kondensator 14) for spolen 6, og disse parallellkoplete kondensatorer 13 og 14 danner sammen med. spolen 6 og

koaksialkabelen 8 — når motstanden 12 er kortsluttet — en svingefcrets som. ved re-gulering av kondensatoren. 14 kan avstem-mes på kjernereisonansfrekvensen av protonene i feltet som skal måles, — en lavfrekvensforsterker 7 (ca. 2000 Hz når et j ordmagnetisk felt skal måles) som er forbundet med den forannevnte svingekrets 6, 8, 13, 14's klemmer og forsterker, de svingninger av Larmør-frekven-semis som er blitt indusert i svingkretøens spole 6 ved protonenes fri precesjon. Denne forsterker består, med fordel på i og for segi kjent måte, av et for- forsterkertrinn og av ett eller flere selektive forsberfcertrinn, hvis båndpassasje kan reguleres, for eksempel til 50, 100, 200 eller 400 Hz, hvilket svarer til 1250, resp. 2500, 5000 og 10000 gamma (gamma er en måleenhet for magnetfelt-styrke som anvendes ved geofysisk leting etter malm og olje og som svarer til IO-<5 >gauss), og for-forsterker- og forsterker-trinnet eller -trinnene er montert på anti-mikrofoniske utjevnere og gir en forsterk-ning som kan reguleres med 10 desibels trinn mellom 0 og 100 desibel (støynivået ved innløpet har mlkrovolts størrelsesor-den), — et oscilloskop 7a, ved hvis hjelp man kan observere utgangssignalet fra forsterkeren 7, — en frekvemsmåleanordning 15, av i og for seg kjent art, som med stor presisjon kan måle frekvensen av de fra forsterkeren 7 utgående, forsterkede signaler, hvilken anordning for eksempel kan be-stå av: ia) en. enhet som kan leverei en spen-ningstrinnrekke (rekken V i figur 2) hvis varighet er lik varigheten av et nøyaktig bestemt (eventuelt regulerbart som funksjon, av nøyaktigheten og hurtigheten av målingen som følger de i den følgende figur 3 angitte indikasjoner) antall av Larmor-perioder i protonenes fri presesjons-signal (for eksempel 500, 1000, 2000 eller 4000 perioder), hvilken varighet har et se-kunds størrelsesorden, b) en meget stabil oscillator (eller en radiomottaker som oppfanger en meget stabil, udempet bølge fra en sendermast) som kan avlevere tog av referensesvingnin-ger av vel bestemt frekvens, for eksempel av megaheirtz-størreilse, for at det skal oppnås en. god mottakelse, c) en teller (for eksempel av den type som fabrikeres av det amerikanske selskap Hewlet-Packard), som teller det antall svingninger som, den nevnte oscillator leverer i løpet av det nevnte spenningstrinn, (en slik anordning 15 er for eksempel beskrevet i U.S. patent nr. 2 561 490 (figur 9—12), som nevnt foran, — en analogi — eller numerisk regi-streringsinnretning 16 som opptegner de suksessive målinger som utføres av frekvensmåleren 15, enten i form av en rekke punkter eller i form av de tre siste siffere i det tall som frekvensmåleren finner),

7° — et omkoplingsorgan A (av hvilket to foretrukne utførelsesformer beskrives nedenfor med henvisning til figurene 4 og 5), som foruten bryteren 10 og omkopleren

11 (som er vist i sin hvilestilling ved en helt

lopptrukken 'linje), er forsynt med elektroniske styreorganer for disse elementer og i sin tur styres av en pragraminnretning eller et ur 17 (som også styrer anordningens 15 syklus), idet det med regulære intervaller sender ut en kortvarig styrepuls, som starter hver enkelt arbeidssyklus.

Hver enkelt av disse sykler omfatter: a) en fase for retningspolarisasjon og intensitetsstyring av protoner, ved hvilken fases begynnelse en programinnretning 17 styrer bryteren 10 så denne sluttes og omkopleren 11 bringes i den ved en streket linje viste stilling, hvorunder det fra generatoren 9 ledes gj ennom spolen 6 en strøm hvis styrke i løpet av litt over 0,125 ms sti-ger fra 0 til 1,5 mA, hvorved det 1 det indre av beholderen 1 frembringes et polariserende magnetfelt P, som er praktisk talt vinkelrett på feltet H som skal måles, og som varer litt over 0,125 ms ved 1,5 gauss. Ved slutten av denne første periode har protonene 1 vannet i beholderen 1 undergått en makroskøpisk magnetisering M, som har retning som det totale felt R = P + H, men som i f orhold til kjernepolarisasjonen av dette felt er øket med en betydelig fak-tor, på grunn av Overhauser-Abragam-ef-fekten, som nå trer i virksomhet, da generatoren 5 samtidig, ved hjelp av spolen 2, bevirker metning av et elektronisk område av nitrosodisulfonat som er oppløst i vannet. Det er klart at varigheten av denne fase, i hvilken spolens 6 spenning ved hjelp av generatoren 9 skal skaffe f eltet P, må være minst lik den minste varighet som behøves for effektiv polarisasjon av protoner under påvirkning av det polariserende felt og av metningsfeitet (hvilken minimumsvarig-het, iberegnet reilaksasjonstiden, er av stør-relsesordenen 0,125 ms i det ovenstående eksempel), men kan være lengre og/eller bli prolongert ved at disse to felter, metningsfeitet og polarisasjonsf eltet, opprett-holdes samtidig. Denne forlengelse og/eller prolongasjon, frembyr ikke noen fordel hva angar nøyaktigheten og presisjonen av 'målingen av feltet H, men har den virkning at den nedsetter frekvensen av den totale syklus og følgelig målingens arbeidstakt, man er følgelig interessert 1 å gjøre varigheten av polarisasjionsfasen så kort som. mulig, for eksempel hare 0,25—0,50 av Larmor-perioden (i tilf elle protoner har denne polarisasj onsifase med fordel en varighet av størrelsesorden ett millisekund, b) en meget hurtig avbrytelse av det polariserende felt P og forbruk av svingnings-utlådningen i spolen 6. Denne fase begynner idet bryteren 10 åpnes og sluttes ved omlegningen av omkopleren 11, som skifter fra den med streket linje til den mieid helt opptrukken linje viste stilling, styrt av prog-ramanordningen 17. Da den hastighet hvormed avbrytelsen skjer, hovedsakelig bestemmes av utladningsformen i spole 6, er det fordelaktig at denne utladning gjø-res oscillerende:, og for at spolens oscillasjoner skal bli tilstrekkelig høyfrekvente, kortslutter man (omkopleren. 11 er i den med streket linje viste stilling) i bruddøye-blifcket kondensatorene 13 og 14, som befinner seg ved inngangen til forsterkeren 7 og som ellers ville minske denne frekvens. Utladningsfrekvensen bestemmes da av spolens 6 selvinduksjon (1 Henry) og den koaksiale fcabels 8 parasittkapasitet (900 picofarad), som bør være lavest mulig for å øke denne frekvens og dermed utlad - ningshastigheten. Med de verdier som foran er angitt som eksempel, varer bruddet i 42 mikrosekunder (denne varighet kan nedsettes ved å forkorte den koaksiale kabel 8, hvilket er mulig hvis de magnetiske felter som frembringes av denne kabel ik-ke forstyrrer målingen), — forbruket ved den oscillerende utladning må foregå før spolen 6 forbindes med forsterkeren 7, for å unngå at kjerne-oscillasj onene maskeres av spolens 6 oscillerende utladning og for å beskytte denne forsterker. Det er derfor fordelaktig å minske svingekretsens 6, 8 tidskonstant under denne utladning ved at man i bruddøye-blikket innkopler motstanden 12, som nedsetter svingekretsens oiverspennlngsfaktor og regulerer denne krets til litt over dens kritiske verdi,

c) en egentlig målefase eller Larmor-frefcvens målende fase (som varer i 1—3

sekunder) hvor bryteren 10 er åpen, omkopleren 11 går tilbake til sin med helt opptrukken linje viste stilling, når den oscillerende utladning er avsluttet, og forbinder spolen 6 med kondensatorene 13, 14, hvilket etablerer en svingefcrets 6, 8, 13, 14 som er avstemt på kjerneresonansfrekven-

sen av protoner i feltet H (ca. 2000 Hz for j oirdmagnetfelt) og kortslutter motstanden 12 i forhold til forsterkeren 7). Anordningen: 15 måler da frekvensen .av kjerneprese-sjomssvingningene som er blitt forsterket av forsterkeren 7, og innretningen 16 regi-strerer resultatet av denne måling.

Figur 2 (hvor tidene er angitt som abscisser og amplitudene som ordlnater) representerer forskjellig» signaler som opptrer i løpet av en arbeidssyklus' suksessive faser.

Kurven I representerer styresignalet fra bryteren 10 (som fra begynnelsen befinner seg i den med helt op<p>trukken linje viste stilling) hvilket signal leveres ifølge programinnretningen 17. Dette signal opptrer ved begynnelsen av hver syklus og starter polarisasjionsfasen. Det avleveres ifølge programinnretning 17 i for eksempel ca. 10 millisekunder i tilfelle av at styrin-gen skjer (som beskrevet nedenfor i forbindelse med figur 4) ved hjelp av et relé hvis vikling (10a i figur 4) energiseres av signalet I og hvis kontakt utgjør bryteren 10. På grunn av reléets treghet er denne tidsperiode meget lengre enn den korteste tid (av størrelsesordenen 0,125 ms) som be-høves for at vekselen av den ikke-veksel-strøm som går gjennom 'spolen 6 skal bli tilstrekkelig langsom til at H kan bringes i passende linje med R.

Kurven II viser strømvariasjonene i spolen- 6 i all fall før fcjernepresesjonssig-nalet har utviklet seg. Den første del av denne kurve viser den praktisk talt lineære økning av den polariserende strøm, mens kurvens annet parti representerer den oscillerende utladning av motstanden 12, og som foregår når bryteren eller kontakten.

10 åpnes.

Kurven III viser signalet som styrer omkopleren 11 når denne går fra sin hvilestilling (helt opptrukken linje) til sin arbeidsstilling (streket linje), når omkopleren styres av et relé hvis vikling (for eksempel lia i figur 4) energiseres av signalet III og hvis kontakt danner omkopleren 11. Dette signal III, som begynner samtidig

som signalet I, avsluttes 0,500 ms senere

(som allerede nevnt må jo den oscillerende utladning bli avsluttet før et hvilket som helst signal slippes inn i forsterkeren 7).

Kurven IV representerer det elektriske potensial ved innløpet til forsterkeren. 7 under selve målefasen. Dette signal er det vekselsignal som har Larmor-kjernefrekvens (ca. 2000 Hz) og dets omhyllingskur-ve er vist med tykke streker. Det sees at dette 'signal ikke straks oppnår sin maksimale verdi, dets økningskonsbant er prak-

■tisk talt den samme som hos resonanskret-sen 6, 8, 13, 14, hvis induktive element er spolen 6, d.v.s. krever noen millisekunder. Først når denne maksimale verdi er opp-nådd, koples tellingen av referensesving-ningene i innretningen 15 inn. Forøvrig bør tellingen starte ved begynnelsen, av en os-cillasjon av Larmor-frekvens, hvorfor det 1 innretningen 15 bør sørges for en marker-ingsanordning som bevirker at denne telling starter nøyaktig ved (begynnelsen av en Larmor-periode (hvilke anordninger f or eksempel kan være av den type som er beskrevet i det foran nevnte U.S. pa! ent nr. 2 561 490 eller kan omfatte en innretning som kontrollerer eller avleser når kjerneoscillasjonene,, som utløser tellingen, pas-serer verdien null). Den forsinkelse -g-, som innføres som følge av den økende periode, er for eksempel på oa. 20 millisekunder, mens den forsinkelsen h som innføres ved fasemarkeringen, er på oa. 2 ■millise-kunder.

Endelig representerer kurven V telle-signalet, d.v.s;. det signal hvisi forreste front frembringer begynnelsen av tellingen av referenseoscillasjonene (etter at den maksimale, verdi av kjerneoscillasjonene er nådd, og. når en periodei av disse starter) og hvis bakre front stanser tellingen i anordningen 15, hvor varigheten d av signalet V er lik et vel, bestemt (men eventuelt regulerbart) antall av hele Larmor-perioder, d.v.s. proporsjonal med denne periode og altså omvendt proporsjonal med feltet H (for en gitt innstilling).

Man kan ikke i betydelig grad minske varigheten d av signalet V, og dermed varigheten av kjernefrekvensens målefase, uten på en utillatelig måte å minske nøy-aktigheten av målingen av det magnetiske felt. Det foreligger nemlig en, ubestemthet, som ikke kan minskes ved rent elektroniske metoders innvirkning på fasen av signalet av fri presesjon, og denne ubestemthet er omvendt proporsjonal med forholdet signal : støy ved utløpet fra spolen 6 som oppfanger presesjonssignalet. Man gjør altså en feil ved åpningen og slutningen av måleenheten, 15 og spesielt ved1 referense-oscililasjonstelleren. Den relative feil som derav følger i målingen av det magnetiske felt, vil være omvendt proporsjonal med antallet av tellede referenseperioder, hvis forholdet mellom signal og støy forblir konstant. Men det er to grunner som mot-virker at dette tall kan, økes i det uende-lige,

— den første,, allerede nevnte grunn er den at arbeidstakten bør økes for å kunne følge de hurtige variasjoner som i løpet av

tiden opptrer 1 det målte magnetfelt, spesielt ved malmleting fra fly, — og den annen grunn tar hensyn til at signalet fra fri presesj on hos kj ernespinn avtar eksponentielt som' følge av det pro-gressive tap av sammenheng mellom kjernespinnene i startfasen. Forholdet signal/ støy vil altså avta og, anta ubrukbare' verdier i løpet av en tid hvis størrelse er lik tre ganger relaksasjonstlden for kjernespinnene, som for eksempel er på 3 sekunder i dette eksempel; det er forøvrig den siste virkning som hindrer at presesjonen kan økes ved å øke varigheten av målingen ved Larmor-frekvens i de, tidligere anvendte magnetometere, i hvilke det, for å øke kj er-nenes polarisasjon, anvendes et meget sterkt magnetisk hjelpefelt (uten Over-hauser-Abragam-effekt).

Følgen er at varigheten av tellingen (varigheten av signalet V) avhenger av om-stendighetene: — når man ønsker størst mulig føl-somhet velger man en tellevarighet som lig-ger nær, ved tidskonstanten for avtagningen, av det fri presesj onssignal, — men hvis man ønsker å kunne følge hurtigere variasjoner i det magnetiske felt

(for eksempel ved malmleting fra fly) og når en forholdsvis liten nøyaktighet kan tåles, velger man en kortvarigere måletid (varighet av V), som, dog helst ikke bør være under en fjerdedel av den nevnte av-tagningstidskonstant. På denne måte økes målingenes arbeidstakt. I dette tilfelle.er det dessuten fordelaktig å minske denne tidskonstant ved å øke konsentrasjonen av den oppløsning som anvendes som kilde for paramagnetisike ioner (amplituden av kjernepresesjonssignalet blir nemlig ved begynnelsen av hver teileperiode nedsatt på grunn av «faseerindrings»-fenamenet, som skyldes at når det makroskopiske magnetiske kjernemoment M ennå ikke er blitt realisert på det permanente f elt H, som skal måles, er dets stilling i forhold til hjelpefeltet P når dette er frembragt, — usikker, denne nedsettelse er desto større jo sterkere dette signal er ved slutten av den, for-angående frekvensmåleperiode: den utgjør i middel 15 pst. når tidsrommet, mellom to påtrykninger av det polariserende, felt er lik tidskonstanten for avtagningen av presesjonssignalet, og går opp til 50 pst., når dette tidsrom er lik em f jerdedel av denne tidskonstant).

I figur 3 er som abscisser inntegnet forholdet t/to mellom telletiden 2 og tidskonstanten, to for avtagningen av kjernepresesjonssignalet og som ordinater er til venstre angitt (funksjonen f(t/to), slik at den absolutte følsomhet er gitt ved formelen:

i hvilken w er Larmor-frekvensen, r0 betegner forholdet mellom signal og initial-støy, og H betegner verdien av det felt H som sklal måles. Kurven er opptegnet uten å ta hensyn til den minskning av prese-sjonssignalets initialamplitude som skyldes «faseerindringen». Ordinatmålestiofcken på tegningens høyre side angår verdien av s i gamma for et forhold rn = 50, hvor tn er lik 1 og H = 50000 gamma. Disse verdier er blitt målt når forsterkerens 7 båndpassasje var 400 Hz, hvilket svarer til 10000 gamma. Det skal nå, med henvisning til' figur 4 resp. figur 5, beskrives en utføreisesform som benytter reléer (som anvender signal-ene I og III i figur 2) resp- en utføreises-form av ren elektronisk art f or omfcopllngs-organet A i figur 1, som muliggjør at i po-larisasjonfasen a blir spolen 6 forbundet med generatoren 9, og i brudd- og utlad-ningsfasen ib blir spolen 6 forbundet med motstanden 12, og i imålefiasen c forbindes spolen 6 med kondensatorene 13, 14, og med forsterkeren 7 (se figur 2 hva de forskjellige faser angår).

I figur 4, hvor det anvendes reléer, sender programiinnretningen 17 til inngangsklemmen 18 et signal eller en puls I (figur 2), hvis varighet er 10 (millisekunder og amplituden er 20 volt, ved begynnelsen av hver arbeidssyklus, for eksempel hvert sekund. Denne puls går for det første gjennom en motstand 19 (en motstand 19a sikrer avkopling) til gitterne i en dobbelttriode 20, hvis anoder mates fra en klem-me 21, som er forbundet med strømkilden 3 gjennom et av en motstand 22 og en kondensator 23 bestående filter. Pulsen I av-blokerer røret 20, som i sin katodestrøm-krets Inneholder i parallell for det ene en motstand 24 og for det annet en vikling 10a (som kan påvirke den normalt åpne kontakt eller bryter 10 (vist i åpen stilling ved den helt opptrukne linje) som er beskyttet ved en i serie koplet kondensator 25.

Viklingen 10 a er energisert og følgelig bryteren 10 sluttet (streket linje) under hele varigheten av pulsen I (polarisasjons-fasen a).

Når bryteren 10 sluttes, tilføres klemmen 27 (med hvilken spolen 6 er forbundet gjennom koaksialkabelen 8, figur 1) strøm gjennom dobbelttrioden 26, som likeledes mates fra 'klemmen 21, og hvis gitterets forspenning reguleres, som vist, ved hjelp av en motstand 38 og et potensdomeiter 39, som har forskjellige uttak, uten at klemmen 39a er forbundet med jord, er for det første potensiometeret forbundet med midt-punktet 40a på matetransformatoren 40, siam er tilknyttet en vekselstrørnkilde 41, og. em dobbeltvirkende likeretter 42, samt videre forbundet med punktet 43a på et nett 43 (bestående av et spenningsreguler-ende rør. 44, to kondensatorer 45, 46, en motstand 47 og en filterspole 48) som er koplet mellom jord og katoden i røret 42.

Ved avslutningen av pulsen I åpnes bryteren eller kontakten 10 igjen, hvorved polariseringsstrømmen tål spolen 6 brytes.

Den til inngangsklemmen 18 tilførte puls I innvirker også, gjennom en motstand 28 og en pulsforlengende strømkrets, som

består av en kondensator 29 og en motstand 30, på gitterne i en dobbelttriode 31, som er lik rørene 20 og 26, og hvis anoder mates, på samme måte som for røret 20 gjennom en motstand 32 og en kondensator 33. Rørets 31 katodekrets er analog med rørets 20 katodekrets og inneholder i parallell for det ene en motstand 34 og for det annet en vikling lia (som påvirker kontakten eller omkopleren 11, som i hvilestilling er vist ved en helt opptrukken linje) som er beskyttet ved en seriekondensator 35 og shuntet av en motstand 36.

I hele den tid røret 31 er ledende, dvs-, mens pulsen III (som resulterer av pulsens I forlengelse ved hjelp av strømkretsen 29, 30) avblokkerer dette rør, tilføres viklingen lia strøm, og følgelig er kontakten 11 ført til den med streket linje viste stilling, i hvilken klemmen 37 (som er forbundet med kondensatorene 13, 14 og forsterkeren, 7, figur 1) er forbundet med jord, hvilket muliggjør at i løpet av fasen b (figur 2), i hvilken bryteren 10 er åpen, utlades spolen 6 gjennom motstanden 12, som da ikke er kortsluttet gjennom ledningen 12a, i over-ensstemmelse med svingepartiet av signalet II i figur 2.

Ved avslutningen av signalet III gjen-inntar omkopleren 11 sin med helt opptrukken linje viste stilling, hvorved spolen

6 (som er forbundet med klemmen 27) i

hele fasen c forbindes med fcondensator-ene 13, 14 og forsterkeren 7 (som er forbundet med klemmen 37), mottar et signal av den type som er vist ved IV på figur 2, og hvis frekvens måles mens signalet V på-går. Den foran beskrevne syklus av faser ; a, b og c begynner med en ny puls1 I etter l avslutningen av den f orangående målef ase. De i figur 4 viste elementer kan ha

> følgende verdier:

Man kan nedsette varigheten av fasene a og to ved å benytte en ren elektronisk, om-kopling, slik som vist i figur 5.

Inngangsklemmene 18 til denne om-koplingsanordning er, på samme måte som klemmen 18 i figur 4, forbundet med pro-graiminnretningen 17 og mottar fra denne med regulære mellomrom (for eksempel hvert sekund) en kortvarig styrepuls. Men da omkoplingen her skjer helt og holdent ad elektronisk vei, har styrepulsene i dette tilf elle en amplitude på 5 volt og en varighet av 0,1 ms (i stedet for 20 volt og 10 ms).

< Hver kortvarig styrepuls går gjennom kondensatoren 49 til gitteret i den første halvdel 50a av et elektronisk dobbeltrør 50a

—50b. Halvdelens 50a katode er ved et po--tensiometer 51 forbundet med en strøm-kilde (9 i figur 1), som holder klemmen 52 på et negativt potensial. En motstand 53 sikrer forspenninger av delens 50a gitter. Den tilsvarende anode er forbundet med jord gjennom en belastningsmotstand 54. Det på -denne anode frembragte signal går gjennom en forbin-delsesko-ndensato-r 55 til en signalforleng-ende strømkrets, som -utgjøres av et po ten-siometer 56 og en kondensator 57. Det for-lengende signal føres så til gitteret i den -annen halvdel 50-b av det samme dobbelt-rør, i hvis anodestrømkrets det er antoragt en belastningsmotstand 58. Det fra denne anode- uttatte signal går -gjennom en motstand 59 til basis av en transistor 11b.

Denne transistor er altså blokert under inngan-gspulsen- og varigheten av for-lengelsen, siom skyldes strømkretsen 56, 57. Transistorens 11b emitter er via avstem-ningsfcondiensatorene 13, 14 forbundet med

-målespolen 6, som omgir beholderen 1 som inneholder den flytende prøve hvis kjerne-

presesj onssignal nyttes. Parallelt med transistoren 11b er -det koplet en regulerbar dempemotsta-nd 12b (som spiller d-en samme rolle som den faste motstand 12 1 figur 1 og 4). Parallelt med spolen 6 er det ved

strekete linjer antydet en -fiktiv kondensator 8a, som- er ekvivalent medpårasittkapa-siteten av den koaksiale kabel 8, som forbinder spolen 6 med de enheter (7, 15) som behandler kjernepresesjonssignalet (figur 1).

Når transistoren 11b er blokert, kan en dempet svingningsutladning foregå i d-en av spolen 6 og kapasiteten 8a dannede strømkrets ved denne krets' egenfrekvens (som er langt høyere enn Larmor-kjernefrekvensen, hvilket er nødvendig for at hjelpefeltet skal bli avbrutt tilstrekkelig hurtig). Ved denne frekvens har kondensatorene 13 og 14 faktisk en tilstrekkelig lav impedans til -at kondensatorer sammen med motstanden 12b praktisk talt utgjør en ren ohmsk -motstand. Men når transistoren 11b er ledende, er dens indre motstand neglisjerbar, hvilket eliminerer virk-ningen av dem-piemotstanden 12b og kopler avstemmingskondensatorene 13 og 14 -parallelt med spolen 6, og strømkretsen er da avstemt på Larmor-kjernefrekvensen.

Fra potensiometeret 51 uttas det et signal, som gjennom en kondensator 62 fø-res til styregitteret i et rør 10b. Når dette rør er ledende, leverer det den strøm som i spolen 6 skal styre hjelpemagnetfeltet. Rørets 10a styregitter polariseres via motstanden 64, som er forbundet med klemmen 65, som holdes på et negativt potensial, og som også tjener til opphetn-ing av katoden i røret 10b.

Skjermgitterpotensialet i røret 10b reguleres av den bro som dannes av motstan-dene 66 og 67, av hvilke 'motstanden 67 er koplet parallelt med en kondensator 68. Mens inngangspulsen varer, er røret 10b ledende og leverer en stigende strøm til spolen 6.

Ved slutten av denne puls blokeres rø-ret 10b og utladningen av svingningene fra spolen 6 foregår inntil transistoren 11b av-blokkeres. Reststrømmen i røret 10b er neglisjerbar og forstyrrer ikke: magnetfel-tet som skal måles, i måleperioden. Kjernepresesjonssignalet, som nå opptrer mellom spolens 6 klemmer, går gjennom kve-lerspolen 69 til styregitteret i røret 7b, som danner for-forsterkningstrinnet i forster-keranordningen 7. Signalet som skal forsterkes ytterligere, uttas (pilen 7c) fra rø-rets 7b anodekrets, hvilken siste inneholder en belastnlngsmotstand 84. Rørets 7b skjermgitter forspennes ved hjelp av ikke viste anordninger.

Med innløpet til gitteret i dobbeltrørets halvdel 30a er gjennom en kondensator 71, forbundet styregitteret 72 i et annet rør 73, hvis anode mates fra klemmen 74. Dette gitter 72 forspennes gjennom' motstanden 75, som er forbundet, med den ne-gative klemme 76. I katodekretsen av røret 73, er det anordnet et reguleringspotensio-meter 77, fra hvilket det uttas et signal som i tid og fortegn svarer til inngangspulsen. Dette signal forlenges ved hjelp av en strømkrets som består av en motstand 78 og en kondensator 79, og tilføres deretter til basis av en transistor lic, som således blokeres i like lang tid som inngangspulsen varer. Denne transistors emitter er gjennom en kondensator 81 og en motstand 82 forbundet med katoden i røret 7b.

Under blokeringen av transistoren lic er motstanden i rørets 7b katodekrets langt større enn motstanden 84. Rørets katode:-potensial følger derfor praktisk talt styre-gitterpotensialet, og det ved 7c uttatte signal er praktisk talt lik null. Forsinkelsen av transistorens lic avblokkering bestemmes av strømkretsen 78, 79 slik at kjernepresesjonssignalet først forsterkes etter at spolens 6 oscillerende utladning har funnet sted og dette signal har fått en tilstrekkelig amplitude (se figur 2). Under av-blokeringsperioden, d.v.s, måletiden, faller transistorens lic indre motstand til en neglisjerbar verdi (3 ohm) og røret 7b forsterker normalt.

Det sees altså at i denne utføreisesform skjer omkoplingen ad ren elektronisk vei (røret 10b spiller samme rolle som releene 10, 10a i figur 4, mens transistorene 11b og lic spiller samme: rolle som releene. 11, lia) og foregår meget hurtigere.

I figur 5 kan, de forskjellige1 elementer ha følgende verdier:

Som det sees kan man i henhold til oppfinnelsen skaffe et magnetometer fior absolutt måling av svake magnetfelter,

spesielt jordmagnetiske felter, som har blant andre følgende fordeler:

Det tar liten plass, er robust og lett å

regulere.

Energiforbruket er nedsatt.

Dets absolutte og 'dets relative presi-

sjon er meget stor.

Det kan foreta målinger tett på 'hin-

annen, for eksempel hvert eller hvert annet sekund.

Et magnetometer i henhold til. oppfin-

nelsen er særlig godt egnet til bruk ved geofysisk leting, fra fly eller kjøretøyer etter malmleier eller, oljeleier.

Som flytende prøve kan man anvende:

— kalium- eller natriumnitrosodisul-

fonat oppløst i vann, i pyridin eller i form-

amid,

— difenyl-pikrylhydrazyl løst opp i benzen eller i andre organiske produkter,

— tetrafenylstibonium-mitrosodisulfo-

nat oppløst i eter,

— pikryl-aminokarbazyl oppløst i ben-

zen,

— ioner av et semikinon, for eksempel (O = C(iH4-0) -, oppløst 1 vann.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for måling av styr-

ken av et svakt magnetisk felt, spesielt et jordmagnetisk felt, ved anvendelse av en oppløsning som inneholder, for det ene i selve oppløsningsmidlet en ansamling av atomkjerner som har et vel definert gyromagnetisk forhold som er forskjellig fra null, og for det annet inneholder, oppløst i dette oppløsningsmiddel, paramagnetiske ioner med ikke parede elektroner, som frembyr et elektronisk resonansområde som i et null-felt er forskjellig fra null og kan mettes av et høyfrekvent vekselfelt, ved at man i den nevnte oppløsning på samme tid frembringer et høyfrekvent vekselfelt, hvis frekvens svarer til frekvensen av det elektroniske resonansområde for de paramag-netisfce ioner i oppløsningen i det felt som skal måles, og et magnetisk hjelpefelt (like-felt) hvis retning danner en viss vinkel, fortrinnsvis på omkring 90°, med retningen av det magnetiske felt som skal måles, og hvis styrke er av samme orden som styrken av det magnetiske felt som skal måles, og at man avbryter hjelpefeltets påtrykning hurtig, slik at det i det magnetiske felt som skal måles, fremkalles fri presesjon av de nevnte atomkjerner, med en frekvens som er proporsjonal med produktet av det nevnte gyromagnetiske 'forhold og styrken av det magnetiske felt som skal måles, og at man måler frekvensen av denne presesj on, karakterisert ved at varigheten av på- trykningen av det magnetiske hjelpefelt er av samme størrelsesorden som varigheten av den nevnte prosesjons periode.

2. Innretning for utførelse av den i påstand 1 angitte fremgangsmåte, omfattende en beholder (1) som inneholder den nevnte oppløsning, midler (2, 3, 4, 5) for inne i beholderen å frembringe et høyfrekvent vekselfelt hvis frekvens er lik frekvensen for det elektroniske resonansområde av paramagnetiske ioner i oppløsningen i det felt som skal måles, en spole (6) som er anbragt omkring beholderen med sin akse praktisk talt vinkelrett på det magnetiske felt (S), som skal måles, en kilde (9) for likestrøm som, når den er forbundet med spolen, leverer en likestrøm som i det flytende miljø frembringer et magnetisk hjelpefelt (P) hvis retning danner en viss vinkel, fortrinnsvis på ca. 90°, med retningen av det magnetiske felt som skal måles, og hvis styrke er av samme størrelsesorden som det magnetiske felt som skal måles, anordninger (12, 12b) som, når de er forbundet med den nevnte spole, forbruker den elektriske energi som frembringes ved opp-høret av spolens matning, et frekvensme-ter som, når det er forbundet med spolen (6), måler frekvensen for den elektromotoriske vefcselstrømsenergi som induseres i spolen ved den fri presesjon av de nevnte atomkjerner i det magnetiske felt som skal måles, og som er proporsjonal med produktet av nevnte gyromagnetiske forhold og styrken for det magnetiske felt, og en om-kobler (A) som forbinder spolen, først med den nevnte strømkilde og deretter hurtig med de energiforbrukende anordninger og til slutt med anordningene for bestemmelse av frekvensen, karakterisert ved at innretningen omfatter anordninger for ved hjelp av omkobleren å styre spolens tilknytning til strømkilden i et tidsrom av samme størrelsesorden som presesjonspe-rioden.

3. Innretning ifølge påstand 2, karakterisert ved at omkobleren og de anordninger som styrer omkoblingen, omfatter en programinnretning (17) som med regulære intervaller leverer (ved 18) en kortvarig puls (I), et første elektromagnetisk relé hvis vikling (10a) energiseres som svar på hver enkelt kortvarig puls, og hvis kontakt (10) i arbeidsstilling forbinder spolen (6) med nevnte likestrømsikilde! (9) som kan tilføre likestrøm til en strømkrets (29, 30) for å forlenge varigheten av hver kortvarig puls ved å gi en forlenget puls (III), som gjentas med regulære intervaller, og et annet elektromagnetisk relé hvis vikling (lia) lenergiseres som svar på hver enkelt forlenget puls, og 'hvis kontakt (11) i hvilestilling forbinder, spolen (6) med anordninger (7, 15) som måler den fri presesjons-frefcvens, samtidig som den 'kortslutter de energiforbrukende anordninger og, i arbeidsstilling, til gods, samtidig som de 'energiforbrukende anordninger forbindes med den nevnte spole.

4. Innretning ifølge påstand 2, (karakterisert ved at omkobleren og dens styreanordninger omfatter: en. programinnretning (17) som med jevne intervaller leverer (ved 18) en meget kortvarig puls, en første elektronisk bryter (10b), som. normalt er blokert, men åpnes av hver meget kortvarige puls-, og er innrettet slik at når den. er åpen forbinder den strøm-kilden (9) med spolen (6), minst en strøm-krets (56—57, 78—79) som kan forlenge hver meget kortvarige puls så det fåes en forlenget puls som gjentar seg med samme jevne intervall, en annen, elektronisk bryter (11b) som- normalt er åpen, men som blokeres av en f orlenget, puls, og som er koblet parallelt med de nevnte energiforbrukende anordninger (12, 12b), idet hele denne parallellkotaling er koblet i, serie med spolen (6)' og med en kapasitiv avstem-nmgsimpedans (13, 14), slik at når den annen bryter er åpen og kortslutter de energiforbrukende anordninger, dannes det en svingekrets som er avstemt på frekvensen av den elek-tromotoriske kraft som er blitt indusert i spolen ved kj ernepresesjon av Larmor-frekvens, og — når den nevnte annen bryter er blokert — forbinder de energiforbrukende anordninger med spolen (6), samt en tredje elektronisk bryter (lic), som normalt er blokert, men åpnes av en forlenget puls, og som er koblet i serie med et første forsterkertrinn (7b) som er anordnet for bestemmelse av frekvensen, og endelig mate denne toanei når den er avblokert.

5. Innretning ifølge påstand 4, ka-raktisert ved at den tredj e elektroniske bryter er en transistor, at det første forsterkertrinn, er et rør med minst en katode, et styregitter som er forbundet med den nevnte svingekrets, og en anode, hvor transistoren er. anbragt i rørets katodekrets og at en belastningsmotstand som har. liten verdi i forhold til transistorens motstand i blokert tilstand, er anbragt i rørets anodekrets, og at det første- trinns utgang til de øvrige frekvensmålende anordninger er koblet mellom anoden og toe-lastningsmotstanden.