Принцип Оверхаузера.

Принцип Оверхаузера заключается в том, что рабочее вещество состоит из двух составляющих: протонов и электронов. Вещество обладает несущими магнитными моментами электронов и магнитными моментами протонов. Между магнитными моментами электронов и протонов образуется взаимосвязь. Электроны выступают в роли возбуждения, ускоряют прецессию протонов. Рабочая жидкость представляет собой смесь гептана и химического радикального элемента, типа соль фреми, имеющей лишние, свободные от связи электроны, называемые s-электронами.

S-электроны обладают собственной энергией и могут с одного энергетического уровня на другой. В процессе подачи высокочастотного напряжения, дополнительной энергии, электроны переходят на определенный энергетический уровень, где поляризуются путем установки магнитных моментов всех электронов в одном направлении.

У магнитных моментов элементарных частиц есть два устойчивых положения:

Время релаксации 0,8 секунд. Этим достигается быстродействие магнитометра (так как протоны расталкивают электроны).

Б лок-схема

Как работать в поле.

Полевые наблюдения.

Перед началом полевых исследований проводится проверка магнитометра на контроль, далее работа на контрольном пункте. Оператор, надев магнитометр встает к пункту пятками, ориентируясь лицом на север. В этот момент ось магнитного датчика ориентируется широтно. Берутся 15 отсчетов. На профиле оператор ориентируется визуально, устанавливая датчик перпендикулярно магнитному меридиану.

Квантовые магнитометры.

Ядра, электроны, атомы могут быть в возбужденном и спокойном состоянии. В покое данные частицы находятся на самом низком энергетическом уровне, в возбужденном состоянии частицы находятся на самом высоком энергетическом уровне. Для возбуждения частиц нужна дополнительная энергия (механическое воздействие, нагревание, электромагнитное излучение).

Измерения магнитного поля квантовыми магнитометрами основано на взаимодействии атомов с магнитным полем земли и электромагнитным излучением.

Рабочим веществом квантовых магнитометров являются паращелочные металлы (цезий, рубидий) и еще используется гелий. Производственные магнитометры работают с рабочим веществом .

За счет дополнительной энергии частицы получают энергию и переходят на более высокий энергетический уровень, создается спектр поглощения квантов, ибо дополнительная энергия подается в виде квантов. При переходе с высокого уровня на низкий создается спектр испускания.

Энергия спектра подчиняется закону:

- постоянная Планка

- частота перехода

Кроме энергетической энергии электроны имеют волновую структуру. Переходы электронов возможны не на все уровни, а только на те, когда длина волны электрона укладывается целое количество раз.

Поляризация

Пусть электроны находятся на нижнем, близком к ядру энергетическом уровне А. Под воздействием дополнительной энергии происходит захват энергии в виде квантов электронами. Под действием этой энергии электроны скачками переходят на вышележащие энергетические уровни. Переход возможен на все уровни кроме второго, В. Электроны вынуждены усаживаться на высокие уровни и создавать спектр поглощения. Спустя время

электроны с высоких уровней скачкообразно переходят на низкие уровни. Так как второй уровень В свободен, то происходит накачка на него. Одновременно осуществляется спектр испускания и поглощение подчиняется закону

- постоянная Планка

- частота испускания

Частота перехода частиц с одного энергетического уровня на другой зависит от абсолютного значения полного вектора магнитной индукции

уравнение Зеемана.

Блок-схема квантового магнитометра

1- кварцевый генератор

2- катушка возбуждения

3- спектральная лампа с рабочим веществом

Под действием катушки 2 спектральная лампа 3 разжигается и свет от нее распространяется в виде квантов определенного электромагнитного излучения.

4. линза Френеля (сбор света и фокусирование)

5. полярой (свет поляризуется прямолинейно)

6. четверть волновая пластинка. Она состоит из двух пластин с одинаковым коэффициентом преломления, но повернутые относительно друг друга на 90^0. На выходе пластины 6 образуют поляризованный по кругу свет.

7. стеклянная колба (рабочая камера, внутри которой располагается паращелочной металл )

8. электрическая катушка- термостат

По мере поступления электромагнитного излучения от цезиевой лампы 3 электроны рабочего вещества в камере захватывают кванты, образуя спектр поглощения и переходят на верхние энергетические уровни. Камера остается темной.

При создании спектра испускания, при выбросе квантов цезиевая лампа начинает светиться, и электроны переходят на нижние энергетические уровни, пропорциональной абсолютному значению Т.

Второй уровень окажется насиженным, накаченным и поляризованным.

Камера оказалась источником света. Свет при выходе из камеры 7 попадает на фокусирующую линзу 9, где он собирается и переходит на комплект измерения.