SU1709260A1 - Способ определени неоднородности магнитного пол в экранированном объеме - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к магнитным измерени м, в частности оно может быть использовано дл  измерени  градиента магнитного пол  в экранированном объеме. Цель, изобретени  - повышение точности измерений неоднородности пол  в экранированном объеме - достигаетс  тем, что магнитным полем воздействуют в импульсном режиме, причем направл ют вектор индукции пол  перпендикул рно излучению накачки, регистрируют изменение интенсивности смешанных световых потоков накачки, прошедших через две зоны  чейки, измер ют период амплитудной модул ции интенсивности суммарного светового потока и определ ют значение неоднородности магнитного пол  из соотношейи , приведенного в описании изобретени . Устройство дл  реализации способа содержит источник 1 циркул рно-пол ризованного оптического излучени  накачки, источник 2 магнитного пол ,  чейку 3 с парамагнитными атомами, собирающую линзу 4, фотодетектор 5, магнитный экран 6, узел 7 регистрации. 2 ил.2 /^L^7

Description

О

ю ю

ON О

ыг.у Изобретение относитс  к технике магнитных измерений и может быть использовано , в частности, дл  измерени  градиента магнитного пол  в экранированном объеме. Цель изобретени -- повышение точности измерений неоднородности магнитого пол  в.экранированном объеме. Поставленна  цель достигаетс  тем. что при воздействии на  чейку с парамагнитными атомами оптическим излучением накачки и магнитным полем и регистрации изменени  поглощени   чейкой излучени  накачки магнитным полем воздействуют в импулъсном режиме, причем направл ют вектор индукции пол  перпендикул рно направлению накачки, а измен(ение оптического поглощени  регистрируют одновременно в двух зонах  чейки путем смешивани  световых потоков, прошедших через эти зоны, измер ют период амплитудной модул ции интенсивности суммарного светового потока и определ ют значение неоднородности магнитного пол  из соотношени  4 (уТО где у- гиромагнитное отношение дл  парамагнитных атомов; f-рассто ние между зонами  чейки; Т-период амплитудной модул ции. На фиг.1 представлена схема устройства дл  осуществлени  способа измерени  неоднородности мйгнитного пол  в экранированном объеме; .2 - прецесси  намагниченности оптической ориентированных парамагнитных атомов в двух выделенных зонах  чейки (а) и временна  зависимостъ фототока (б) при импульсном включении исследуемого магнитного пол  На схеме (фиг.1) обозначены: 1 - источник циркул рно-пол ризованного оптического излучени  накачки; 2 - источник магнитного пол ; 3 -  чейка с парамагнитными атомами; 4 - собирающа  линза; ,5 фотодетектор; б - магнитный экран; 7 - узел регистрации. Сущность способа состоит в следующем . Помещают стекл нную  чейку цилиндрической формы, содержащую парамагнитные атомы, в магнитный экран, в котором с помощью источника магнитный индукции создают неоднородное магнитное поле (например , пара колецТельмгольца, часть обмоток которых включена встречно), под действием циркул рно-пол ризованного излучени  накачки в  чейке происходит орин ентаци  парамагнитных атомов, наход щихс  в двух зонах  чейки, выделенных с помощью маски из светонепроницаемого материала, надеваемой на  чейку, или с помощью системы диафрагм, расположенных перед линзой. Результатом ориентации атомов  вл етс  макроскопическа  намагниченность вдоль луча накачки. Способ определени  неоднородности магнитного пол  в экранированном объеме основан на физическом принципе - возбуждение свободной прецессии парамагнитных атомов одновременно в двух зонах  чейки под действием импульсного включени  исследуемого магнитного пол , причем период прецессии однозначно св зан с величиной индукции магнитного пол  в этих зонах. Чтобы вызвать прецессию, необходимо воздействовать на атомы импульсным магнитным полем, вектор индукции которого направлен перпендикул рно излучению накачки длительность импульса должна быть г Т2 , где Т2 - эффективное врем  поперечной релаксации атомов,, а скважность импульсов , однако период свободной прецессии-не зависит ни от скважности, ни от длительности импульсов, а определ етс  амплитудой импульсного магнитного пол , котора  равна величине исследуемого магнитного пол  В. Из-за неоднородности магнитного пол  прецесси  намагниченности в указанных зонах  чейки происходите разной скоростью, определ емой лармоиовской частотой; Шп Bi и 0)82. Изменениенамагниченности приводит к изменению светопропускани   чейки, что вызывает по вление модул ции интенсивности света, прошедшего через выделенную зону: на лармоновской частоте (фиг.2). С помощью линзы, расположенной после  чейки , происходит смешивание световых потоков, в результате суммарный световой поток оказь1ваетс  промодулированным по амплитуде на частоте, равной полуразности частот свободной прецессии в двух зонах  чейки. Определение периода амплитудной модул ции суммарного потока осуществл етс  фотодетектором, помещенным в фокусе собирающей линзы. Фототок имеет следующий вид: 1ф 1$ cos 0)n+(tfn .|-t/T2 где Т2 Т2с8ет-Т2тепл- Эффективное врем  поперечной релаксации, определ емой

Claims (1)

1. Изобретение относится к технике магнитных измерений и может быть использовано, в частности, для измерения градиента магнитного поля в экранированном объеме.

   Цель изобретения - повышение точно- 5 сти измерений неоднородности магнитого поля в.экранированном объеме.

   Поставленная цель достигается тем, что при воздействии на ячейку с парамагнитными атомами оптическим излучением накачки и магнитным полем и регистрации изменения поглощения ячейкой излучения накачки магнитным полем воздействуют в импульсном режиме, причем направляют вектор индукции поля перпендикулярно направлению накачки, а изменение оптического поглощения регистрируют одновременно в двух зонах ячейки путем смешивания световых потоков, прошедших через эти зоны, измеряют период амплитудной модуляции интенсивности суммарного светового потока и определяют значение неоднородности магнитного поля из соотношения где у- гиромагнитное отношение для парамагнитных атомов;

   f-расстояние между зонами ячейки; Т- период амплитудной модуляции. На фиг.1 представлена схема устройства для осуществления способа измерения неоднородности магнитного поля в экранированном объеме; на фиг.2 - прецессия намагниченности оптической ориентированных парамагнитных атомов в двух выделенных зонах ячейки (а) и временная зависимость фототока (6) при импульсном включении исследуемого магнитного поля (в)·

   На схеме (фиг. 1) обозначены: 1 - источник циркулярно-поляризованного оптического излучения накачки; 2 - источник 45 магнитного поля; 3 - ячейка с парамагнитными атомами; 4 - собирающая линза; ,5 фотодетектор; 6 - магнитный экран; 7 - узел регистрации.

   Сущность способа состоит в следую- 50 щем.

   Помещают стеклянную ячейку цилиндрической формы, содержащую парамагнитные атомы, в магнитный экран, в котором с помощью источника магнитный индукции 55 создают неоднородное магнитное поле (например, пара колец Гельмгольца, часть обмоток которых включена встречно), под действием циркулярно-поляризованного излучения накачки в ячейке происходит ори^ __ ентация парамагнитных атомов,' находящихся в двух зонах ячейки, выделенных с помощью маски из светонепроницаемого материала, надеваемой на ячейку, или с помощью системы диафрагм, расположенных перед линзой. Результатом ориентации атомов является макроскопическая намагниченность вдоль луча накачки. Способ определения неоднородности магнитного 10 поля в экранированном объеме основан на физическом принципе - возбуждение свободной прецессии парамагнитных атомов одновременно в двух зонах ячейки под действием импульсного включения исследуе15 мого магнитного поля, причем период прецессии однозначно связан с величиной индукции магнитного поля в этих зонах. Чтобы вызвать прецессию, необходимо воздействовать на атомы импульсным магнит20 ным полем, вектор индукции которого направлен перпендикулярно излучению накачки* длительность импульса должна быть г >12 , где Тг - эффективное время поперечной релаксации атомов, а скважность импульсов Q>3. однако период свободной прецессии не зависит ни от скважности, ни от длительности импульсов, а определяется амплитудой импульсного магнитного поля, которая равна величине исследуемого маг30 нитного поля В. Из-за неоднородности магнитного поля прецессия намагниченности в указанных зонах ячейки происходите разной скоростью, определяемой лармоновской частотой: a)h — у Bt ио^Вг. Изменение намагниченности приводит к изменению светопропускания ячейки, что вызывает появление модуляции интенсивности света, прошедшего через выделенную зону на лармоновской частоте (фиг.2). С помощью линзы, расположенной после ячейки, происходит смешивание световых потоков, в результате суммарный световой поток оказывается промодулированным по амплитуде на частоте, равной полуразности частот свободной прецессии в двух зонах ячейки. Определение периода амплитудной модуляции суммарного потока осуществляется фотодетектором, помещенным в фокусе собирающей линзы. Фототок имеет следующий вид:

   , ,т Шд —

   1ф = 1ф cos —- t · ad +ώπ ,-t/T?

   ^Kcos——-χΊ ² где Тг '¹⁼Т2свет*¹⁺Т2тепл эффективное время поперечной релаксации, определяемой процессами световой и тепловой релаксации;

   1ф^го - максимальное значение переменной составляющей фототока.

   Измерив период амплитудной модуляции фототока Т = 4 лг ( едп - а&) можно определить величину неоднородности магнитного поля как что, с целью повышения точности измерения, магнитным полем воздействуют в импульсном режиме, причем направляют вектор индукции поля перпендикулярно к излучению накачки, регистрируют изменение интенсивности смешанных световых потоков накачки, прошедших через две зоны ячейки, измеряют период амплитудной мо? дуляции интенсивности суммарного светового потока и определяют значение неоднородности магнитного поля из соотношения