Протонный магнитометр , также известный как протон прецессия магнитометра (PPM), использует принцип поля ядерного магнитного резонанса Земли (EFNMR) измерять очень малые вариации в магнитном поле Земли , позволяя черные объекты на сушу и на море , чтобы быть обнаружено.
Он используется в наземной археологии для картирования позиций разрушенных стен и зданий, а в море - для определения местоположения затонувших кораблей, иногда для любительского дайвинга .
Когда-то PPM широко использовались при разведке полезных ископаемых. Их в значительной степени вытеснили магнитометры на эффекте Оверхаузера и магнитометры на парах щелочных металлов ( цезий , рубидий и калий ) или гелиевые магнитометры, которые производят пробы быстрее и более чувствительны.
Принципы работы [ править ]
Постоянный ток, протекающий в соленоиде, создает сильное магнитное поле вокруг богатой водородом жидкости ( популярны керосин и декан , и даже можно использовать воду), заставляя некоторые протоны выравниваться с этим полем. Затем ток прерывается, и по мере того, как протоны выравниваются с окружающим магнитным полем, они прецессируют с частотой, которая прямо пропорциональна магнитному полю. Это создает слабое вращающееся магнитное поле, которое улавливается (иногда отдельным) индуктором и усиливается. электронным способом и подается на цифровой частотомер, выход которого обычно масштабируется и отображается непосредственно как напряженность поля или выводится как цифровые данные.
Связь между частотой индуцированного тока и силой магнитного поля называется гиромагнитным отношением протонов и равна 0,042576 Гц нТл -1 . Поскольку частота прецессии зависит только от атомных постоянных и силы окружающего магнитного поля, точность этого типа магнитометра может достигать 1 ppm . [1]
Частота ЯМР поля Земли для протонов колеблется от примерно 900 Гц около экватора до 4,2 кГц около геомагнитных полюсов . Эти магнитометры могут быть умеренно чувствительными, если для питания процесса юстировки доступно несколько десятков ватт. Если измерения проводятся один раз в секунду, стандартные отклонения в показаниях находятся в диапазоне от 0,01 нТл до 0,1 нТл, и могут быть обнаружены отклонения около 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 измерения частоты и наличие металлических материалов на операторе и инструментах, а также вращение датчика во время измерения.
Портативные инструменты также ограничены объемом (весом) сенсора и потребляемой мощностью. ПМП работает в области градиентов до 3000 нТл м -1 , которая является адекватной от большинства минеральных разведочных работ. Для более высоких допусков градиента, таких как отображение полосчатых железных пластов и обнаружение крупных железных объектов, магнитометры Оверхаузера могут обрабатывать 10 000 нТл м -1, а цезиевые магнитометры - 30 000 нТл м -1 .
Протонный магнитометр в археологии [ править ]
В 1958 году Гленн А. Черный и Eli Lilly, после работы MJ Айткена и его коллег в Оксфордском университете (Великобритания) Archaeometric лаборатория, б протонных магнитометров найти и отобразить погребенные археологические особенности, в том числе объектов железа в почве, термоостаточные намагниченности в обожженные глины и различия магнитной восприимчивости нарушенных почв. В течение 1961–1963 годов они обследовали более 100 000 квадратных футов (9 300 м 2 ) государственного исторического памятника Энджел-Маундс в Индиане и раскопали более 7 000 квадратных футов (650 м 2).), 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]
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Д-р Иван Hrvoic, доктор философии, P.Eng. « Требования к получению высокой точности протонных магнитометров ». GEM Systems Inc., 11 января 2010 г.
- Перейти ↑ Peebles, Christopher S. (23 июля 1996 г.). «Геофизика на площадке Ангела: прошлое, настоящее и будущее» . Лаборатория археологии Гленна Блэка и попечители Университета Индианы. Архивировано из оригинала на 2010-06-26 . Проверено 19 марта 2014 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Блэк, Г. А. и Джонстон, Р. Б., "Тест магнитометрии как помощь археологии", American Antiquity , Vol. 28. С. 199–205, 1962.
- Блэк, Джорджия, Место ангела: археологическое историческое и этнологическое исследование , 2 тома, Историческое общество Индианы, Индианаполис, 1967.
- Брейнер, Шелдон, "Руководство по применению портативных магнитометров" , 1999.
- Джонстон, РБ, «Протонная магнитометрия и ее применение в археологии: оценка на месте ангела», Историческое общество Индианы, серия исследований доисторических времен , 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.
