Датчик ямр широкодиапазонного автоматического магнитометра

Е ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТВУ Н,Ефий резоществ. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ(54) ДАТЧИК ЯМР ШИРОКОДИАПАЗОННОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО МАГНИТОМЕТРА(57) Сущность изобретения: датчик ЯМР магнитометра содержит ампулу 1 с рабочим веществом, представляющим собой водный раствор смеси ОС 04 и СзС 104 на поверхности которой нанесена секционная катушка 2 индуктивности. Регистрацию сигнала ЯМ Р в зависимости от величины измеряемого магнитного поля осуществляют на одном из типов ядер; Н", К, Сзц, С,1 ил,(2) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в метрологии, приборостроении, машиностроении.Цель изобретения - расширение диапазона измерений и повышение чувствительности.На чертеже представлена схема датчи-,Датчик содержит ампулу ЯМ Р с рабочим веществом, двухсекционную катушку 2 индуктивности.Датчик во взаимодействии с магнитометром работает следующим образом.В предложенном датчике рабочее вещество содержит сразу четыре типа резонирующих ядер, гиромагнитные отношения которых отличаются на порядок, что позволяет на порядок сократить диапазон частот генерации. Ядра подобраны так, что позволяют разбить весь диапазон измеряемых значений магнитной индукции на 4 поддиапазона.Регистрацию сигнала ЯМР в зависимости от величины магнитного поля осу 7 ществляют на одном из типов ядер; Н,, Сз С 35Применение нескольких типов резонирующих ядер в датчике приводит к снижению чувствительности, так как обьемная концентрация резонирующих ядер данного типа в растворе меньше, чем в чистом веществе. Чтобы свести к минимуму потери по чувствительности такого датчика, необходимо произвести тщательный отбор резонирующих типов ядер, чувствительногть но которым была бы оптимальной, а генерацию проводить в достаточно широком диапазоне.При выборе типа ядер для регистрации сигнала ЯМ Р в магни 1 омет ре учи ты в ают следующие соотношенияОтношение напряжения сигнала Ч к напряжению шума Ч зависи- г ьромагнитного отношения ядра у и магчитчо 1 индукции измеряемого поля Ва С р/г з/гт 1)Чпгде С - коэффициент.При заданном диапазоне генерации Ю диапазон измеряемых значений магнитной индукции Л В сокращается с ростом у согласно соотношениюУАмплитуда сигнала ЯМР зависит также от величины времени ядерной релаксации Т 1 и Тг. С уменьшением Тг растет ширина линии сигнала ЯМР, а его амплитуда падает,5 10 15 20 25 30 35 45 50 55 В ядрах со спином 1 основной вкладв скорость магнитной релаксации дает квадрупольное взаимодействие. Как правило,сигналы ЯМР таких ядер представляет собой широкую линию (короткие времена релаксации), что существенно снижаетчувствительность на этих ядрах. Поэтому вмагнитометре желательно производить регистрацию сигнала на ядрах со спином 1/2,либо подбирать для квадрупольных ядер такие химические соединения, в которыхвклад квадрупольной релаксации являетсяминимальным.В выбранных атомах Н,, Сз ядраимеют спин 1/2, а атомы С входят в соединение С 04, в котором они имеют достаточно высокие времена релаксации Т 1 (Тг) ==0,27 с в водном растворе.Использование трехсекционной катушки индуктивности на датчике ЯМР с количеством витков в первой секции 12 витков, вовторой - 36 витков, в третьей - 24 виткапозволило добиться устойчивой генерацииавтогенератора в диапазоне 1-20 мГц, а измерение магнитного поля осуществить: наядрах Н в диапазоне 0,023-0,47 Тл; на яд 1 зоахв диапазоне 0,47-1,2 Тл; на ядрах Сзз1,2-3,6 Тл; на ядрах С - в диапазоне 3,6354,8 Тл.Соотношение концентрацииС 04 иСзС 04 выбрано так, чтобы чувствительности по ядрам Н,и Сз на нижних пре 1 7 133делах в своих поддиапазонах былиодинаковыми.Рабочая жидкость датчика составленаиз расчета; на 1 л дистиллированной водыприходится 136 г 1 С 04 и 425 г СзС 04.Чувствитель ность предложенного датчика ссс-.авллет 0,6 3 т чувствительности датчика, использующего вместопредложенного рабочего вещества, чистойводы. При этом диапазон измеряемых значений магнитной индукции составляет0,023-4,8 Тл.Применение предложенного датчика вмагнитометре ЯМР позволяет полностьюавтоматизировать процесс измерения магнитной индукции, исключив замену нескольких датчиков для работы в различныхдиапазонах одним и расширить диапазонего измерений,Формула изобретенияДатчик ЯМР широкодиапазонного автоматического магнитометра, содержащийампулус раствором смеси нескольких типоврезонирующих ядер, на поверхности которой намотана катушка индуктивности, являющаяся частью резонансного контураавтогенератора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения диапазона измере1737386 10 15 20 25 30 35 40 50 Составитель О, РаевскаяТехред М.Моргентал Корректор Т. Малец Редактор М, Келемеш Заказ 1889 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ний и повышения чувствительности. кэтуш- а в качестве рабочего вещества использованка индуктивности выполнена секционной,водный раствор смеси ОСЮ 4 и СзС 04.