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質子磁力儀

鎖定
自然界的岩石和礦石具有不同磁性,可以產生各不相同的磁場,它使地球磁場在局部地區發生變化,出現地磁異常。利用磁力儀發現和研究這些磁異常,進而可以尋找磁性礦體和研究地質構造。磁法勘探是常用的地球物理勘探方法之一,它主要用來尋找和勘探有關礦產(如鐵礦、鉛鋅礦、銅礦等)、進行地質填圖等。 [1] 
中文名
質子磁力儀
外文名
proton precession magnetometer
原    因
具有不同磁性
工作原理
進行間斷測量,靈敏度不高等

質子磁力儀工作原理

質子磁力儀(proton precession magnetometer),它利用靜態激發質子在地磁場內的拉莫爾進動效應測量磁場。但它功耗大,只能進行間斷測量,靈敏度不高。
質子旋進示意圖 質子旋進示意圖

質子磁力儀拉莫爾旋進

當沒有外界磁場作用於含氫液體時,其中質子磁矩無規則的任意指向,不顯現宏觀磁矩。若垂直於地磁場T的方向,加一強人工磁場Ho,則樣品中的質子磁矩,將按Ho方向排列起來,此過程稱為極化。然後切斷磁場Ho ,則地磁場對質子有μp×T的力矩作用,試圖將質子拉回到地磁場方向,由於質子自旋,因而在力矩作用下,質子磁矩μp將繞着地磁場T的方向作旋進運動,叫做拉莫爾旋進。

質子磁力儀靜態極化法

圖1 質子旋進信號的衰減 圖1 質子旋進信號的衰減
在圓柱形有機玻璃容器內,裝滿富含氫的工作物質,容器置於線圈之中。線圈通以電流,使其內產生極化磁場Ho ,其方向沿線圈軸向,大致垂直於地磁場T。沿着合成磁場(Ho+T)的方向(可以認為Ho 的方向就是合成磁場的方向),在工作物質內產生一宏觀磁矩M(M是隨時間逐漸增強的,要經過一段時間才能達到飽和值)。沿Ho方向建立起磁矩M後,迅速切斷外磁場,在切斷時間內,使M的方向和大小來不及發生明顯的變化,結果質子磁化強度矢量開始繞地磁場T旋進。 一般極化線圈同時作為接收線圈, 併線圈調諧在旋進頻率f上。
質子磁矩的旋進,將在接收線圈中產生感應電壓信號,如圖1所示。 [2] 

質子磁力儀應用範圍

1) 礦產勘察,根據礦石中有用礦物質具有磁性或有磁性礦物與之共生的特點,進行直接找礦,或根據礦體在成因 或空間上與某些磁性地質體構造有關的特點,進行間接找礦。這些礦包括鐵礦、鉛鋅礦、銅礦等 。
2) 配合礦區勘探,研究礦體的埋深、產狀和連續性,研究礦體的形狀、大小,估計礦牀規模 ? 石油、天然氣勘察,研究與油氣有關的地質構造及大地構造等問題
3) 地震前兆監測,火山觀測以及其它環境及災害地質工作
4) 配合基礎地質調查,進行地質填圖
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5) 對鐵桶、鐵罐等鐵製品埋藏物定位
6) 探測與磁性相關的地質構造
7) 鐵製軍火偵測
8) 斷層定位
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9) 工程勘察
10) 管線探測
11) 環境勘探
12) 考古
13) 水文

質子磁力儀磁力儀種類

WCZ-1質子磁力儀
配套1 配套1
WCZ-2質子磁力儀
配套2 配套2
參考資料
  • 1.    劉寶和.中國石油勘探開發百科全書 勘探卷:石油工業出版社,2008
  • 2.    劉天佑.磁法勘探:地質出版社,2013
  • 3.    操華勝,王正濤,趙珞成.地球物理基礎綜合實習與實踐:武漢大學出版社,2009