Способ измерения постоянного магнитного поля на основе ядерного магнитного резонанса
Изобретение относится к технике измерения постоянных магнитных полей методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) с использованием частотной модуляции радиочастотного магнитного поля, в которое помещен ядерный образец. Цель изобретения - повышение точности измерения. Способ включает модуляцию частоты радиочастотных колебаний по гармоническому закону с периодом, кратным обратному значению гиромагнитного отношения ядер образца, и суммирование при фиксированном ЯРМ числа периодов радиочастотных колебаний за время, кратное периоду сигнала модуляции. По результату суммирования судят об искомом значении магнитного поля. Изменяя величины периода сигнала модуляции и времени измерения частотомером относительно друг друга возможно в широких пределах менять условия измерения магнитных полей по данному способу. 2 ил.
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике измерения постоянных магнитных полей методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Целью изобретения является повышение точности измерения. На фиг. 1 приведена схема, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2 - графики, поясняющие способ. На фиг. 1 и 2 приведены датчик ЯМР 1, например, автодинного типа с ядерным образцом, помещенным в радиочастотное магнитное поле и в измеряемое поле Визм; генератор 2 гармонического сигнала для модуляции частоты радиочастотного (р-ч) поля; индикатор 3 сигналов ЯМР; частотомер с цифровым выходом 4; эпюра 5 изменения частоты (р-ч)-магнитного поля в ядерном образце при ЯМР с периодом модуляции Тмод; эпюра 6 сигналов ЯМР на индикаторе 3, эпюра 7 входных сигналов в частотомере в пределах времени измерения Тизм, при этом генератор 2 вырабатывает сигнал модуляции (р-ч)-поля ЯМР датчика 1 с периодом Тмод и сигнал времени измерения Тизм для частотомера 4 кратными обратной величине гиромагнитного отношения ядер образца - 
я, по индикатору 3 фиксируется наличие сигналов ЯМР, а по частотомеру 4 определяется значение измеряемого поля Визм в единицах магнитного поля. Способ осуществляется следующим образом. Частоту колебаний р-ч-магнитного поля в контуре с ядерным образцом автодина модулируют с помощью генератора 2 по синусоидальному закону (фиг. 2) с периодом Тмод и с глубиной модуляции 
F, соответствующей значениям, превышающим или менее ширины сигнала ЯМР. При измерении магнитного поля Визм частоту р-ч-поля подстраивают до появления сигналов ЯМР на индикаторе 3 и фиксируют условие ЯМР (фиг. 2, эпюры 5 и 6) с частотой Fp = я/2 
Визм. (1) Например, для широко применяемых при ЯМР протонов р определено наиболее точно и равно для водного образца в виде цилиндра - 0,4257608 (12) х 108 Гц/Т/7,8/. Из формулы (1) следует, что Визм = Cp x F, (2) где Ср - постоянная ЯМР магнитометра, равная для протонного образца - 2 /р = 2,348736 
10-8 T/Гц. Так как в процессе измерения магнитного поля частота р-ч-поля F модулируется по гармоническому закону, а нужно знать среднее значение этой частоты, то определение этого значения по частотомеру 4 обычно затруднено и неточно и тем более, чем больше глубина модуляции F. В данном способе период частоты модуляции Тмод задается кратным обратному значению гиромагнитного отношения ядер образца (для протонов приблизительно Ср) и тогда, например, для протонов, Тмод = 23,48736 мс (частота модуляции fмод 
42 Гц). Затем считаем число периодов р-ч-сигнала в пределах одного периода Тмод, что можно осуществить частотомером счетчикового типа с временем счета Тизм, например равным Тмод. При линейной модуляции F/F < 0,01), сумма числа периодов р-ч-поля с частотой F численно равна средней частоте за период Тмод - превышение средней частоты в одном полупериоде компенсируется снижением частоты в другом. При этом не существенно, когда начинать счет, время счета точно равно Тмод и сумма периодов остается постоянной. Поскольку Тмод выбирается с высокой точностью кратным гиромагнитному отношению используемых в образце ядер, то численно сумма периодов р-ч-сигнала за время Тмод соответствует значению измеряемого магнитного поля Визм в единицах Тесла, если предварительно приборно согласовать с величиной Визм положение разрядной запятой в сумме. Способ позволяет легко комбинировать соотношение между Тмод и Тизм, чтобы выбрать желательный режим осуществления способа. Например, возможно кратно повышать Тизм, производя счет в течение нескольких Тмод, или наоборот - при заданном Тизм кратно уменьшать значение Тмод, т. е. поднять частоту модуляции. Способ обладает повышенной точностью измерения и простотой. (56) Rev. Sci. Instr. 1963, 34, N 11, р. 1260. Авторское свидетельство СССР N 890184, кл. G 01 N 24/08, 1980.
Формула изобретения
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ОСНОВЕ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА(ЯМР), включающий модуляцию частоты колебаний радиочастотного магнитного поля, наложенного на образец, и определение величины магнитного поля по сигналу ЯМР, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, модулируют частоту радиочастотных колебаний по гармоническому закону с периодом, кратным обратному значению гидромагнитного отношения ядер образца, суммируют при фиксированном ЯМР число периодов радиочастотных колебаний за время, кратное периоду сигнала модуляции, и по результату суммирования судят об искомом значении магнитного поля.РИСУНКИ
Рисунок 1
