WikiDer > Протонный магнитометр

Proton magnetometer
Протонный магнитометр 1967 года выпуска.

А протонный магнитометр, также известный как протонный прецессионный магнитометр (PPM), использует принцип Ядерный магнитный резонанс поля Земли (EFNMR) для измерения очень малых вариаций Магнитное поле Земли, позволяя железо объекты на суше и на море быть обнаруженным.

Используется в наземных археология для определения местоположения разрушенных стен и зданий, а также в море для определения местоположения затонувших кораблей, иногда для любительский дайвинг.

Когда-то PPM широко использовались при разведке полезных ископаемых. Их в значительной степени вытеснили Магнитометры на эффекте Оверхаузера и щелочной пар (цезий, рубидий и калий) или гелиевые магнитометры, которые производят отбор быстрее и более чувствительны.

Принцип работы

Постоянный ток, протекающий в соленоид создает сильное магнитное поле вокруг водород-богатая жидкость (керосин и декан популярны, и даже можно использовать воду), заставляя некоторые протоны выравниваться с этим полем. Затем ток прерывается, и по мере того, как протоны перестраиваются с окружающий магнитное поле, они прецессия с частотой, прямо пропорциональной магнитному полю. Это создает слабое вращающееся магнитное поле, которое улавливается (иногда отдельным) индуктором, усиленный электронным способом и подается на цифровой частотомер, выход которого обычно масштабируется и отображается непосредственно как напряженность поля или вывод как цифровые данные.

Связь между частотой индуцированного тока и силой магнитного поля называется гиромагнитное отношение протонов, и равна 0,042576 Гц нТл−1. Поскольку частота прецессии зависит только от атомных постоянных и силы окружающего магнитного поля, точность этого типа магнитометр может достигать 1 промилле.[1]

Частота ЯМР поля Земли для протонов колеблется от примерно 900 Гц около экватора до 4,2 кГц вблизи экватора. геомагнитные полюса. Эти магнитометры могут быть умеренно чувствительными, если для питания процесса юстировки доступно несколько десятков ватт. Если измерения проводятся один раз в секунду, стандартные отклонения показаний находятся в диапазоне от 0,01 нТл до 0,1 нТл, и могут быть обнаружены отклонения примерно на 0,1 нТл.

Для устройств, переносимых вручную / в рюкзаке, частота дискретизации PPM обычно ограничивается менее чем одной выборкой в ​​секунду. Измерения обычно проводятся, когда датчик удерживается в фиксированных местах с шагом примерно 10 метров.

Основными источниками ошибок измерения являются магнитные примеси в датчике, ошибки в измерении частоты и наличие металлических материалов на операторе и инструментах, а также вращение датчика во время измерения.

Портативные инструменты также ограничены объемом сенсора (весом) и потребляемой мощностью. PPM работают при градиентах поля до 3000 нТл м−1 что соответствует большинству работ по разведке полезных ископаемых. Для более высокого градиентного допуска, такого как отображение полосчатые железные образования и обнаружение крупных металлических объектов Магнитометры Overhauser могут обрабатывать 10000 нТл · м−1 и цезиевые магнитометры могут обрабатывать 30000 нТл · м−1.

Протонный магнитометр в археологии

В 1958 году Гленн А. Блэк и Эли Лилли, следя за работой М. Дж. Эйткена и его сотрудников в Оксфордский университет (Великобритания) Археометрическая лаборатория использовала протонные магнитометры для обнаружения и картирования захороненных археологических объектов, включая железные объекты в почве, термоостаточная намагниченность обожженных глин и различия в магнитной восприимчивости нарушенных почв. В течение 1961–1963 гг. Они обследовали более 100 000 квадратных футов (9 300 м²).2) из Государственный исторический памятник Angel Mounds в Индиана и раскопал более 7000 квадратных футов (650 м2), чтобы сопоставить аномальные показания магнитометра с археологическими особенностями, которые их породили. Это было первое систематическое использование протонного магнитометра для археологических исследований в Северной Америке.[2]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Д-р Иван Хрвойк, Ph.D., P.Eng. "Требования для получения высокой точности протонных магнитометров". GEM Systems Inc., 2010-01-11.
  2. ^ Пиблз, Кристофер С. (23 июля 1996 г.). «Геофизика на площадке Ангела: прошлое, настоящее и будущее». Лаборатория археологии Гленна Блэка и попечители Университета Индианы. Архивировано из оригинал на 2010-06-26. Получено 19 марта 2014.

дальнейшее чтение

  • Блэк, Дж. А. и Джонстон, Р. Б., "Тест магнитометрии как помощь археологии", Американская древность, Vol. 28. С. 199–205, 1962.
  • Блэк, Г.А., Место ангела: археологическое, историческое и этнологическое исследование, 2 тома, Историческое общество Индианы, Индианаполис, 1967.
  • Брейнер, Шелдон, «Руководство по применению портативных магнитометров», 1999.
  • Джонстон, Р. Б., «Протонная магнитометрия и ее применение в археологии: оценка на месте ангела», Историческое общество Индианы, Серия доисторических исследований, Vol. IV, № II, 1962 г.
  • Смекалова Т. Н., Восс О., Смекалов С. Л. «Магнитная съемка в археологии: более 10 лет использования градиентометра Overhauser GSM-19», Wormianum, 2008.