Способ регистрации напряженности магнитного

О П И С.А Н И Е. ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельствааявлено ЗО.Х.1969 ( 1373657/26-25) присоединением заявкириоритет Ч. Кл ч 3 омитет по дел и открыти хлииистрсв зобретеии при Сове публиковано 28.Х 1.1972. Бю летень5 за 1973 1 б.111 1973 ДК 550.838088,8) ата опуоликования описания Авторылзобретеци Д. Балясный, Н, В. Красногорская и Ш. Д. Ф Институт прикладной геофизики Заявите. ОСОБ РЕ РАЦИИ НАПРЯЖЕННОСТИ МАНИТНО ПОЛЯ При поисках месторождений полезных ископаемых и геологическом картировании важно одновременное измерение параметров гамма- излучения горных пород и напряженности магнитного поля Земли. Например, месторождения и рудопроявления урана, характеризующиеся высокими интенсивностями гамма-излучения, иногда находятся на участках тектонических нарушений, которые обычно фиксируются аномальными значениями напряженности магнитного поля. Месторождения алмазов связаны с малыми по размерам телами ультраосновных пород, отличающихся высокими значениями напряженности магнитного поля и очень низкими величинами интенсивности гамма-излучения пород. Кислые магматические породы проявляются слабо положительными или отрицательными значениями напряженности магнитного поля и высокими интенсивностями гамма-излучения и т. д,С другой стороны, одновременные измерения постоянной составляющей и вариаций магнитных и гамма-полей необходимы при космофизических исследованиях околоземного пространства и планет солнечной системы.В настоящее время для одновременного измерения напряженности магнитного поля и параметров гамма-излучения применяются автономно работающие магнитометры и гаммаспектрометры, например, аэрогеофизическая станция АСГ, используемая при поисках с самолета полезны., ископаемых.Недостатки системы автономно работающих приборов очевидны: большое энергопотребление и вес, необходимость синхронизации во времени измеряемых параметров. В космических исследованиях отмеченные недостатки могут стать решающими.Предлагается способ регистрации напря жецности магнитного поля и энергетическогосостава гамма-излучения с помощью одного регистрирующего прибора - многоканального сцинтилляционного гамма-спектрометра.Способ основан на эффекте изменения чувствительности сцицтилляццоц ного счетчика под действием внешнего магнитного поля.Для измерений рекомендуется применятьгамма-спектрометр, имеющий два входа: один вход - для регистрации гамма-излучения, 20 другой - для измерения напряженности магнитного поля.Для определения напряженности магнитного поля со сцицтцлляционного счетчика спектрометра снимается магнитная защита, на фотоумножитель для повышения чувствительности подается постоянное магнитное поле, детектор подвергается облучению монохроматического источника гамма-излучения постоянной интенсивности. Импульсы с фотоэлектрон ного умцожителя поступают ца амплитудный50 55 60 анализатор, который измеряет их величину (амплитудный анализатор входит в состав гамма-спектрометра). При наложении на фотоэлектронный умножитель измеряемого магнитного поля изменяется фокусировка электронного пучка, а следовательно, и амплитуда импульса на выходе фотоэлектронного умно- жителя: регистрируя величину изменения этой амплитуды и располагая соответствующей градуировкой, можно определить действующее на умножитель добавочное магнитное поле.Для повышения чувствительности фотоумножителя можно в каждом каскаде ФЭУ использовать два слоя материалов, резко различающихся по коэффициенту вторичной эмиссии электронов. ФЭУ с такими динодами известны. Однако в данном случае требуется, чтобы умножитель с такими динодами обладал и спектрометрическими свойствами. В этом случае изменение фокусировки электронного пучка под действием магнитного поля будет приводить к более резкому изменению амплитуды импульса на выходе фотоэлектронного умножителя. (Возможны и другие способы повышения чувствительности ФЭУ к магнитному полю),Для оценки эффективности предложенного способа одновременной регистрации магнитных и гамма-полей были выполнены экспериментальные исследования, Магнитные и гамма-поля измерялись с помощью серийного одномерного гамма-спектрометра АМА, имеющего два регистра памяти. В состав спектрометра входит 64-канальный амплитудный анализатор и сцинтилляционный счетчик - фотоэлектронный умножитель с кристаллом Ха 1(Т 1), Энергетическая шкала спектрометра квадратичная, ее диапазон б в, ширина канала в центре шкалы в ,15 в. Исследования выполнялись последовательно с серийными фотоэлектронными умножителями ФЭУи ФЭУ, сочлененными с кристаллами Иа 1(Т 1) соответственно размерами 40 Х 65 мм и 100 Х 100 мм. Энергетическое разрешение спектрометра в обоих случаях около 11/О. В качестве опорного монохроматического источника импульсов постоянной средней амплитуды применялся изотоп цинк, испускающий гамма-кванты с энергией 1,12 Мэв.Следует особо подчеркнуть, что в серийно выпускаемых фотоумножителях конструкцией предусмотрена устойчивость против помех, обусловленных магнитным полем. Тем не менее именно эти ФЭУ (за неимением ФЭУ специальных конструкций) были использованы для оценки эффективности предложенного способа регистрации. Предполагалось, что чувствительность системы будет значительно меньше, чем можно ожидать в случае измерений со специальными ФЭУ.Для создания внешнего калиброванного магнитного поля применялись квадратные рамки (1 Х 1 м). Исследуемые сцинтилляционные счетчики укреплялись в центре между рамками, где создаваемое магнитное полеможно считать однородным. Полученные магнитные характеристики, дающие связь междунапряженностью магнитного поля и амплитудой регистрируемого импульса - номером канала амплитудного анализатора, показали,что при магнитном поле Набс(0,5 Ое чувствительность стандартных ФЭУ и магнитному10 полю ничтожна.При Насс) 1 О, чувствительность резковозрастает и в точке Нг - 1,5 О, крутизнахарактеристики является максимальной:ИН=ГП 1 п=й (а - номер канала спектропметра: он соответствует делению шкалы уприборов стрелочного типа), Для ФЭУ й: 0,03 (канал); для ФЭУУг,15 О, (канал).0 Очевидно, что при использовании в качестве регистрирующей системы не 64-канального,а 1000-канального спектрометра (в настоящеевремя такие спектрометры выпускаются серийно) чувствительность возрастет в 20 раз.Дальнейшее повышение чувствительности (на1 - 2 порядка) возможно за счет примененияспециальных ФЭУ.Для стабилизации работы фотоэлектронного умножителя и повышения точности измерений предлагается стабилизировать детекторыисточником монохроматического гамма-излучения. В этом случае на время измерения магнитного поля стабилизация магнитного детектора отключается.Для измерения составляющих магнитногополя (вертикальной, горизонтальной) или полного вектора детектор ориентируется так, чтобы ось фотоумножителя была перпендикулярна к искомым составляющим магнитного поля.40 Энергетический состав гамма-квантов измеряется с помощью второго входа гамма-спектрометра, представляющего собой обычныйспектр ометрический детектор гамма-излучения (сцинтилляционный или кристаллический45 счетчик),Предмет изобрете ния1. Способ регистрации напряженности магнитного поля при регистрации энергетического состава гамма-излучения, отличающийся тем, что, с целью расширения сферы применения гамма-спектрометров, с детектора спектрометра снимают магнитную защиту, на фотоумножитель подают постоянное магнитное поле, детектор подвергают облучению монохроматическим источником гамма-излучения постоянной интенсивности и по величине изменения амплитуды импульса на выходе фотоэлектронного умножителя судят о напряженности магнитного поля.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью измерения составляющих магнитного поля, детектор спектрометра .ориентируют перпендикулярно искомой составляющей.