Квантовый дифференциальный магнитометр

Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 01.10.7 2) Авторыизобретения1) ЗаявительИзобретение относится к области магнитных измерений, а именно, к приборам, предназначенным для измерения слабых магнитных полей от близкорасположенных источников без использования магнитоэкранирующих камер и может быть использовано в геофизике, технике эксперимента и биомедицинских исследованиях,Известен квантовый дифференциальный магнитометр (градиентометр), содержащий два спиновых генератора и фазовый детектор, входы которого подключены к выходам спиновых генераторов 111.Наиболее близким к изобрст нию по своей технической сущности является квантовый дифференциальный магнитометр, содержащий два спиновых фильтра, суммирующий усилитель, выход которого подключен ко входам спиновых фильтров, и фазовый детектор, подключенный параллельно суммирующему усилителю, а входы суммирующего усилителя подключены к выходам спиновых фильтров 21.Недостатком указанных приборов является малая помехозащищенность при измерении магнитных полей от близкорасполоткенных источников из-за воздействия градиента магнитного поля помех,Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в квантовый дифференциальный магнитометр, дополнительно введены третий спиновый фильтр, расположенный между двумя первыми на одинаковом от них расстоянии,сумматор, причем входы сумматора подключены к выходам двух первых спнновых фильтров, а его выход - к одному нз входов суммирующего усилителя, вход третьего спинового фильтра подключен к второму входу суммирующего усилителя, к выходу которого подключен также и вход третьего спинового фильтра.На чертеже представлена структурная схема квантового дифференциального магнитометр а.Прибор состоит из трех идентичных спиновых фильтров 1 - 3 ядерно-прецесснонного типа или с оптической накачкой, расположенных на одной прямой на одинаковом расстоянии друг от друга, сумматора 4, имеющего единичный коэффициент передачи, суммирующего усилителя б, предназначенного для суммирования сигналов и обсспечения в цепи обратной связи требуемых амплитудных и фазовых соотношений п фазового детектора б, выход которого является выходом прибора.Выходы спиновых фильтров 1 и 2 подключены к входам сумматора 4, выход ко688884 6 ИЛ 9 ь 4 =2 ЬНф ЬНЛзЬНф БН= ЛНф Бр,45 Н, - Н, 6 йЛунг = дн" 2 ЛН" Н, - Нз 0 дЛ 9 ьз Н50 торого подключен к одному из входов суммирующего усилителя 5. К другому входусуммирующего усилителя 5 подключен выход спинового фильтра 3, Входы спиновыхфильтров 1 3 подключены к выходу суммирующего уси.пителя 5.,Входы фазового детектора 6 подключены параллельно входамсуммирующего усилителя 5,Предлагаемый квантовый дифференциальный магнитометр работает как спиновый генератор, образованный тремя парал Олельно соединенными сппновыми фильтрами 1 - 3 и усилите,пем 5,Характерным при измерении слабыхмагнитных полей является режим малойрасстройки спиновых фильтров. При этом Ибудет наблюдаться одночастотный режимработы спинового генератора, а фазовыйсдвиг между сигналами двух любых спиновых фильтров определится формулой: где Лр - фазовый сдвиг между выходными сигналами спиновых фильтров;ЛН - разность напряженностей магнитного поля в точках расположения спиновых фильтров;ЛНф - полуширина резонансной полосы спиновых фильтров,Если прибор работает в условиях помехот удаленного источника, то величину градиента поля помех можно считать постоянной. В этом случае, введя обозначения: Зб6 - градиент магнитного поля,Н,НзНз - напряженности магнитного поля в точках расположения спиновых фильтров 1, 2 и 3,д - расстояние между спиновыми 40фильтрами 1 и 3, а также 2 и 3можно найти фазовые сдвиги вприборе где Лриз - фазовый сдвиг между сигналами спиновых фильтров 1 и 2,Л(риз - фазовый сдвиг между сигналами спиновых фильтров 1 и 3. 55 Фазовый сдвиг Лрь 4 на выходе сукматора 4 относительно выхода спинового фильтра 1 будет равен половине фазового сдвига Лрз: В результате Лрь 4=,Лрьз, т. е. фазовые сдвиги, обусловленные, градиентом магнитного поля, оказываются равными на входах фазового детектора и, следовательно, не регистрируются прибором. Это увеличивает помехозащищенность прибора. При измерении слабых магнитных полей их источник располагается в районе спинового фильтра 3, Величина напряженности магнитного поля БН от этого источника определяется формулой; где Бр - фазовый сдвиг, регистрируемый фазовым детектором б.Формула изобретения Квантовый дифференциальный магнитометр, содержащий два спиновых фильтра, суммирующий усилитель, выход которого подключен ко входам спиновых фильтров, и фазовый детектор, подключенный параллельно суммирующему усилителю, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него дополнительно введены третий спиновый фильтр, расположенный между двумя первыми на одинаковом от них расстоянии, и сумматор, причем входы сумматора подключены к выходам двух первых спиновых фильтров, а его выход - к одному из входов суммирующего усилителя, вход третьего спинового фильтра подключен к второму входу суммирующего усилителя, .к выходу которого подключен также вход третьего спинового фильтра. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе: 1, Патент США3863144, кл, 324-0,5,1975. 2. Патент Франции1576365, кл. 6 01 К33/02, 1969.688884 оставит Редактор Н. Коля ех рректор И. Симкин Тнн. Харьк. фил. пред. сПатен Заказ нпо, Майоршиоганова Тираж 1090 Подписное ССР по делам изобретений и открытий аушская наб., д. 4/5