МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

Рис. 240. Магнитный железняк притягивает железные гвозди. Поэтому поиски его новых месторождений ведутся с помощью магнитометрических приборов с воздуха.

Накопленный практический опыт позволяет рекомендовать для изготовления сверхчувствительных магнитометрических приборов следующие материалы. Для наиболее ответственных деталей, требующих стабильности формы, таких как держатель катушек трансформатора потока, - это плавленый кварц. В качестве основного конструкционного материала для [c.43]

Принцип действия сквид-магнитометра. Сквид-магнитометр был впервые применен для измерения биомагнитного поля Коэном с соавторами в 1970 г. [84], а в настоящее время приборы этого типа используются подавляющим большинством исследователей, работающих в области биомагнетизма. Теория магнитометрических приборов, основанных на эффектах Джозефсона, разработана довольно подробно и изложена в многочисленных книгах и статьях [9, 12, 15, 21, 26—28, 33, 36, 39, 53, 70, 72, 118, 119, 165, 179, 182, 192, 205, 207, 208, 210 и др.]. Сведения о сквид-магнитометрах, используемых для биомагнитных измерешй в СССР, можно найти в [7, 9]. Ниже будет дано лишь самое общее представление о принципе действия, конструкции и условиях эксплуатации сквид-магнитометров. [c.18]

Создание магнитометров со сверхпроводящими квантовыми интерфе-рометрическими датчиками (сквидами) существенно расширило возможности техники измерения магнитного поля. Чувствительность сквид-магнитометров на несколько порядков превосходит чувствительность магнитометрических приборов других типов. На основе этих датчиков были сконструированы магнитометры для измерения магнитных моментов небольших образцов, например стандартных цилиндров из породы при палеомагнитных исследованиях или биологических образцов с малым содержанием магнетита, представляющих интерес с точки зрения биомагнетизма. Измеряя магнитный момент образца без приложения внешнего магнитного поля, мы получаем остаточную намагниченность при наличии же внешнего поля можно определить магнитную восприимчивость образца. С помощью сквид-градиентомет-ров были сняты магнитные кардио- и энцефалограммы, причем для этого нужно было зарегистрировать индукцию поля порядка нескольких фемтотесла (микрогамм) [c.147]

Долгое время сквид использовался для тонких магнитных измерений лишь в физике низких температур, порождением которой он сам является. Целенаправленное развитие соответствующих технических средств позволило шире использовать преимущества сквид-магнитометров для измерений слабых магнитных полей. Разработаны специальные типы гелиевых дьюа-ров, которые не дают паразитных магнитных возмущений и позволяют поместить чувствительный элемент сквид-магнитометра очень близко к теплому (т.е. не находящемуся в дьюаре с жидким гелием) объекту, обладающему магнитным полем. Такие дьюары достаточно легки и портативны. В результате сквид-магнитометром можно пользоваться так же, как и любым другим магнитометрическим прибором. [c.4]

На уровне чувствительности сквида практичесьси любое тело обладает вполне заметным магнетизмом, что позволяет исследовать протекающие в теле процессы или его строение по создаваемым телом магнитным полям или по возмущению им внешних полей. Сквид-магнитометрические приборы могут быть применены для измерений магнитных полей (и их вариаций) Земли и небесных тел, а также магнитных полей космических аппаратов, геологических и археологических образцов, биологических объектов (растений, животных, человека), для контроля магнитных свойств материалов, химических веществ и деталей различной аппаратуры и для других целей, требующих точных магнитных данных. [c.5]

Наиболее быстрое и хш1рокое применение сквид-магнитометрические приборы нашли при изучении магнитных полей живых объектов, главным образом - человека. Это объясняется, во-первых, особым интересом к исследованию организма человека в медицинских и научных целях, а, во-вторых, тем, что большинство магнитных сигналов, порождаемых человеческим организмом, по своей величине лежит как раз в области полей, надежное измерение которых стало возможным только с появлением сквидов (рис. 1). Работа многих исследователей в этой области при-вела к тому, что биомагнетизм стал ведущим направлением в развитии сверхчувствительной магнитометрии. Именно здесь наиболее интенсивно развивается магнитометрическая аппаратура, разрабатываются методики измерений, специальные приемы и оборудование, которые вполне применимы для самых разных магнитных измерений. В этом смысле биомаг-нитные исследования выступают не только как часть биологической науки, но и как методический лидер других научных и технических направлений. Характерно, что эти исследования получили решающий толчок к развитию от ранее совсем с биомагнетизмом не связанной физики сверхпроводимости, достижения которой лежат в основе создания сквид-магнитометров. [c.5]

Явления, рассмотренные в этом параграфе, лежат в основе работы сквида как магнитометрического прибора. Читатель, желающий более глубоко познакомиться с физикой устройств, содержащих джозефсоновские контакты, может обратиться к книге Лихарева и Ульриха [1]. [c.11]

Рассмотренные собственные шумы сквида принципиально ограничивают чувствительность магнитометрического прибора, однако реальный шум прибора в целом обычно выше, так как имеются дополнительные источники шума, связанные с регистрирующей электронной аппаратурой. Наибольший вклад дают шумы усилителя, которые, однако, как показывает практика, могу г быть сделаны меньше собственных шумов сквида, если использовать во входном каскаде низкошумящие полевые транзисторы. В случае ВЧ-сквида радиочастотный контур дает дополнительный шум, который может оказаться доминирующим, так как значительная часть контура находится при температурах Bbvue гелиевой, включая комнатную. Можно значительно уменьшить и этот вклад в шум, применив предусилитель, работающий рядом со сквидом, т.е. при низкой температуре [23]. При правильном проектировании прибора в целом его суммарный шум определяется только шумом сквида. Конечно, имеются еще и внешние источники шумов борьбе с этими шумами посвящена гл. 3. [c.37]

В заключение этого параграфа опишем процедуру определения уровня шумов для магнитометрического прибора, с тем чтобы можно было сравнить его с другими приборами и установить, какого уровня сигналы можно им измерять. На сквиде юш на приемной катушке трансформатора надо создать калиброванное магнитное поле. Для этой цели проще всего восполь- [c.37]

В градиометрах (см. ниже) шумы порождаются перемещениями и колебаниями приемной катушки относительно слабо магнитных деталей прибора и магнитных деталей ближайшего окружения, намагниченных земным полем. Заметные шумы вызываются флуктуируюпдими тепловыми токами в деталях с высокой электропроводностью (медных, алюминиевых). Естественно, что в конструкции сквид-магнитометрического прибора все подчинено задаче борьбы с помехами - при условии, что сохраняется высокая чувствительность. Прибор не должен порождать дополнительные собственные шумы или искажать измеряемые поля. [c.41]

В принципе своем сквид-магнитометрический прибор очень прост - в нем немного деталей. Это сквид с трансформатором потока одной из изображенных на рис. 8 конфигураций и резонансный контур с кабелем, ведущим к регистрирующей электронике (рис. 4). Собственно магнитометр для измерения полей от больших объектов применяется редко, главным образом в ферромагнитоэкранированных комнатах высокого качества (см. гл. 3). В подавляющем же большинстве случаев используют градиометры того или иного типа, которые благодаря специально выбранной геометрической форме в достаточной степени нечувствительны к магнитным помехам от удаленных источников, в том числе к магнитному полю Земли. Правда, именно для измерения поля Земли в геофизике обычно применяются магнитометры. [c.44]

Часто возникающая необходимость одновременного измерения сразу трех компонент магнитного поля в одной точке пространства стимулировала появление многоканальных сквид-магнитометрических приборов ). Трехкомпонентные магнитометры нашли применение в геофизике [67]. При измерении слабых биомагнитных сигналов, когда следует ис пользовать градиометры для уменьшения помех, в том числе со стороны геомагнитных полей, задача создания многоканальной системы более сложна. Каждый из градиометров по отдельности может быть сбалансирован хорошо, однако находящийся рядом изготовленный из сверхпроводника градиометр другой компоненты поля влияет на баланс первого, и наоборот. Такая взаимосвязь предъявляет высокие требования к точности изготовления градиометра и усложняет процесс балансировки. В случае, если трансформаторы потока, включая катушки градиометров, сделаны из проволоки, отсутствие взаимовлияния между ними эквивалентно равенству нулю взаимоиндукции Л/12 этих трансформаторов. Если один из градиометров сбалансирован по отношению к внешнему полю очень хорошо, то воздействие второго, если он недобалансирован , проявляется в том, что наводимый в нем внешним полем ток /2 передается в первый так, что [c.49]

В Советском Союзе изготовлены безазотные гелиевые дьюары из стеклопластика — для биомагнитных измерений в условиях клиники [76]. Дьюар вмещает 10 л жидкого гелия. Несомненно, что измерительные приборы в дьюарах, длительно хранящих жидкий гелий, найдут применение именно в клиниках, где проводится множество однотипных измерений, а техническое обслуживание следует свести к минимуму. Перспективу в этом направлении указывают космические исследования. В космических аппаратах уже применяются дьюары, хранящие жидкий гелий в течение 10 месяцев. Естественно, они не очень большого размера [77]. В земных условиях можно воспользоваться гибридной системой, включающей дьюар с жидким гелием и небольшой рефрижератор, охлаждающий до промежуточных температур (55 и 12 К) тепловые радиационные экраны. Такая система, содержащая всего 10 л жидкого гелия, позволяет вести измерения в течение 200 дней [78]. Заметим, что внедрение жидкого гелия в клиническую практику отнюдь не за горами. Это связано еще и с появлением ЯМР-томографов, т.е. устройств, которые по поглощению телом радиоволн в магнитном поле (благодаря явлению ядерного магнитного резонанса, ЯМ ) позволяют получить трехмерную картину распределения химических веществ в теле человека. Магнитное поле в томографе создается, как правило, сверхпроводящим магнитом с большим теплым объемом — в него должен помещаться человек. На фоне потребления жидкого гелия для охлаждения магнита количество гелия, необходимое для работы сквид-магнитометрических приборов, представляется незначительньш. [c.56]

Наибольшая потребность в многоточечной магнитографии ощущается при картировании магнитных полей мозга, представляющем собой исходный этап в определении положения и типа источников электрической активности мозга, поэтому именно для целей магнитоэнцефалографии создаются первые многоточечные магнитометрические приборы [12, 68, 69, 337]. Поступающей с многоточечных приборов информации следует придать вид, удобный для интерпретации и анализа, т.е. по исходным сигналам должны быть оперативно построены карты полей, вычислены положения и ориентация источников, их спектральные свойства. Это предполагает интенсивное использование электронных вычислительных машин, поэтому каждая из лабораторий, ведущих биомагнитные исследования мозга, оснащена мощной ЭВМ. Вычислительную машину можно использовать непосредственно в эксперименте, немедленно обрабатывая поступающие сигналы, чтобы по результату расчетов можно было управлять проведением эксперимента и корректировать его ход изменять положение измерительных приборов, проводить компенсацию помех, осуществлять какое-либо воздействие на объект (субъект) измерения. Это так называемая система он-лайн , требующая сложного математического обеспечения. Более простым способом применения ЭВМ является система офф-лайн , когда поступающая от всех датчиков информация записывается на многоканальные магнитографы и впоследствии в любой нужной последовательности и с затратой времени большей, чем длительность проведенного измерения, анализируется на ЭВМ. Этот способ применения ЭВМ пока наиболее распространен в магнитоэнцефалографии, тем более что многоточечные сквид-магнитометры лишь начинают появляться в лабораториях. [c.173]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология