Aparate și dispozitive
Pe lângă detectoarele metalice de ferosonde, dispozitivele cuantice bazate pe efectul rezonanței magnetice nucleare și efectul Zeeman cu pompare optică au fost cele mai utilizate pe scară largă.
Ele au principii fizice mai fundamentale și sunt mai sensibile.
Din punct de vedere clasic, microparticulele libere posedă atât un moment magnetic cât și un moment mecanic într-un câmp magnetic constant.
Frecvența precesiunii (frecvența Larmor) este proporțională cu inducerea câmpului magnetic B.
Există magnetometre cuantice cu precesie nucleară forțată și liberă.
Într-un magnetometru cu precesie nucleară liberă, o fiolă cu o substanță activă (apă sau alt lichid care conține protoni) este plasată în bobina de recepție, care este inclusă într-un circuit oscilator tunabil.
Un câmp magnetic auxiliar mai puternic decât câmpul magnetic măsurat polarizează substanța activă în direcția perpendiculară pe câmpul de lucru.
După o deconectare rapidă a câmpului magnetic auxiliar, inelele nucleului atomic se prefac liber în direcția câmpului măsurat B cu o amplitudine exponențială descrescătoare în cursul a 2 ± 3 s. În acest caz, un EMF cu o frecvență de precesie (Larmor), care este măsurat cu un contor de frecvență, este indus în bobina de recepție.
Sensibilitatea detectoarelor de metale protonice cu precesie liberă în câmpuri slabe omogene de ordinul câmpului magnetic al pământului atinge 1 nT.
În detectoarele de metal cu pompare optică a substanței active, frecvența generatorului de frecvență înaltă este fixată atunci când coincide cu frecvența tranzițiilor cuantice inverse între subsolurile despicării magnetice fine și hiperfine.
Momentul coincidenței este observat prin absorbția rezonantă a energiei luminoase, însoțită de împrăștierea sau refracția luminii atunci când interacționează cu atomii substanței active.
Sensibilitatea acestor detectori de metal ajunge la 1E-13 Tesla.
Există, de asemenea, o clasă de magnetometre superconductoare (detectoare de metale) bazate pe efectul Josephson.
Ca traductor de măsurare în astfel de magnetometre, se utilizează interferometre cuantice superconductoare (SQUID) de curent direct sau alternativ.
În magnetometre cu SQUID de curent continuu, creșterea fluxului magnetic extern este transformată într-o tensiune oscilantă la contactele elementului sensibil: numărul total de oscilații de tensiune în timpul aplicării fluxului este luat în considerare în măsurare.
În magnetometrele cu curent alternativ SQUID, funcția oscilantă a fluxului magnetic este inductivitatea totală a inelului supraconductor și, în consecință, tensiunea pe circuitul oscilator de înaltă frecvență asociată cu acesta.
În magnetometrele superconductoare a fost obținut un nivel de sensibilitate record de 10E-15T la frecvențe de 0-1 Hz.
Dezavantajul magnetometrelor cu SQUID este necesitatea de a mentine conditiile de supraconductivitate in volumul elementului sensibil cu ajutorul heliului lichid sau a azotului. Acest lucru complică proiectarea dispozitivului și face incomod să funcționeze în câmp.
Un dezavantaj obișnuit al magnetometrelor cuantice și superconductoare este viteza lor scăzută în comparație cu magnetometrele sondei flux, ceea ce poate duce la sărinderea obiectelor de căutare în timpul scanării rapide.
Mai jos sunt scurte descrieri și caracteristici tehnice ale magnetometrelor cuantice și superconductoare.
Un magnetometru portabil, gradiometru G-858, oferă o viteză mare de căutare la o sensibilitate ridicată.
Dispozitivul detectează cu ușurință cilindrul la o adâncime de 6 metri.
Datorită vitezei ridicate, este posibilă o căutare rapidă, acoperind de 10 ori suprafața mai mare decât utilizarea magnetometrelor cuantice anterioare și folosind un gradiometru orizontal este posibil să acoperiți zona de căutare cu o economie de timp de 50%.
Specificații tehnice G-858:
Specificațiile magnetometrului MM-60M1
Magnetometru magnet cuantum quantum MKK-01 (Rusia, GOI).
Un magnetometru este un spectrometru radio care reglează automat frecvența unei anumite tranziții în spectrul de rezonanță electronică paramagnetică (EPR) a vaporilor de potasiu polarizați în starea solului prin pompare optică.
Magnetometrul aparține clasei de dispozitive de autogenerare, fiind un generator cuantic al unui semnal armonic a cărui frecvență este legată de o dependență cunoscută de modulul de inducție al câmpului.
În prima aproximare (cu o precizie mai bună de 1%), aceasta este o dependență liniară cu un factor de proporționalitate de 7 Hz / nT.
Caracteristicile tehnice ale MMK-01:
intervalul de măsurare este 10000 - 80000nT;
eroare sistematică, incluzând eroarea de orientare mai mică de 0,1 nT;
intervalul de temperaturi de funcționare de la +15 la +350 ° C;
tensiune de alimentare 24V;
consumul de energie 30W.
SQUID - un magnetometru dezvoltat la Universitatea Tehnică de Stat din Novosibirsk.
Are cea mai mare sensibilitate dintre magnetometrele descrise mai sus: 2E-13 Tesla. În acest caz, condiția de supraconductivitate a elementului senzor este asigurată de azot lichid, care este mult mai profitabil din punct de vedere al costurilor de funcționare decât răcirea cu heliu lichid.
Cu toate acestea, pentru condițiile de câmp un astfel de magnetometru este incomod datorită necesității de a avea un stoc de azot lichid, care se evaporează în mod inevitabil din volumul de lucru al convertorului.
Caracteristicile de mai sus ale magnetometrelor cuantice și ferosonde indică o sensibilitate mai mare a dispozitivelor cuantice.
Sensibilitatea este parametrul determinant atunci când alegeți echipamentul pentru căutare. Acest lucru este deosebit de important atunci când trebuie să examinați zone uriașe ale fundului mării la adâncimi mari.
Cu toate acestea, de multe ori sarcina de căutare are condiții limită pentru adâncimea căutării sau este posibil să aducă traductorul mai aproape de nivelul apariției probabile a obiectului, de exemplu atunci când căutați de pe suprafața apei de pe cablul prelungitor. În acest caz, prețul scăzut, simplitatea și fiabilitatea aparatului de căutare devin decisive.
Dispozitivele Ferroprobe au aceste merite fără îndoială.
În plus, substanța de lucru a dispozitivelor cuantice are o durată scurtă de viață și este adesea nesigură pentru mediul înconjurător, ceea ce mărește costul operării.
Toate acestea explică utilizarea instrumentelor de căutare cu ferosonde în aeronavele diferitelor state și apariția unor noi modificări ale instrumentelor cu convertoare de fero-sondă.
În plus:- Proton magnetometru cu mâinile lor.
- Detector de metale Ferroprobe.
- Exemple de lucru cu detectoare de metale ferroprobe.
Trimiteți-le prietenilor: