Đo gradient từ trường trái đất bằng phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân

I A P ( Hi KHOA H ỌC DẠI H Ọ C T Ò N G ỉ l ự p HÀ NỘI s ố 4, 19.S7

00

GRADIENT T ứ TRƯƠNG TR Á I ĐẮT BẰNG

PHƯƠNG P H Á P

CỘNG HưỞNG T ừ HẠT NHẮN
H O À N G LÂM T Ử B À M I , X G U Y Ê N K H A N G C Ư Ờ N G

N h i ê u bài t o á n quan t r ọ n g t r o n g t h ự c tế d o đạc rTa từ n h ư c ác bài t oán đ ị a
vrật lý. đ á n h oi ả c ư ờ n g đ ổ V Ề s ự p h â n bố hẻ đ ò n g d i ệ n ỏ t à n g l o n , n g h i ê n c ư u
t l l ộng h ọ c h o ạ i t í n h núi l ừ a , t i è n đ o á n d ộ n g đăt . . . đ ò i h ỏi đ o g r a d i e n t tir t r ư ờ n "
t i r á i đẫí. C á c d ự n g c u n à y c ị n Ciìa r h c k h ả o «ỗ h ọ c , đ o v ậ n t ốc ( l òn g c h a y và s ư
pihAn ly c ủ a c h á t lỏng, đo đ ộ d ị c h c h u y ề n h ó a h ọ c c ộ n g h ư ò n f l t ừ h a t n h â n t r o n g
t i ừ t r ư ờ n g t r á i đất . . .

G r u d í e n kế ( boo ngu èii lẳo c ộ n g h ư ỏ n g l ừ hạt n h à n có t hề ,\ác đị nl i g r a d i e n t
h ử t r ư ờ n g t h e o t ăn số p l i á c b c ù a h a i t ín h i ệ u t uế sai t ự d o c ủ a h ụ t n h à n n g u y ê n
t i ử hy tỉ l ò thu đ ư ợ c l ừ hai đ ầ u đ o , 2 đ ă u đ o n à y đ ặ t lại hai đ i ề m t r o n g k h ơ n g gi a n
ccó c ư ờ n g lĩộ ( ừ Ir uỜDg k h ố c n h a u . Di è u n à y k h á c v ớ i c ác l ư k e t h ô n g thttcrng c h i
đ ỉ o gia trị t u y ệ t dối c ủa t ừ t r ư ờ n g tại m ộ f đ i ề m và đ o h i ế n I h i ê n c ủ a t ử l l ư ờ n g
t l h e o t hời oi an.
So đồ k h ó i cùa g r a d i e n t k ễ g ồ m c á c pl ì àn s a u :
4. T ạ o d ạ n g x u n g
2:. Bộ c h ư ơ n g t r ì n h
5. T ạ o x u n g c ử a
3;. Khiu ch đ ạ i c h ọ n lọc
6. T á c h s ó n g c h ạ y pha
7. D t o đ ộ n g ký

1.. B â u đ o .

I

a

ị----------------- *

5

B àu đo c h ứ a m ẫ u là d u n g
d ị c h r ư ợ u e t i l i c 20 % đ ặ t t r o n g
t h ề tích l d m 3. Mỏi đ ầ u đ o đ ư ợ c
c u ổ n s t o c ho t f n h c h 6 n g n h i ễ u
i ỉ cao nhít.
Bộ c h ư ơ n g t r i n h l ă n l ư ợ t
t h ự c h i ệ n 3 đ ộ n g tác :

1. NỐI c ác đ ầ u đ o v ớ i n g u ồ n
i c qui 2 1 V I r t n g 4 giày đe t ừ
hỏa m ẫ u rồi ngắ t .
2. Sau dn núi c á c đ à u đ o r ở i h a i b ộ k h u ỵ ế c h đ ạ i c h ọ n lọc.
H ình L
Sơ do khổi của gradient ke

3. T ạ o c ác x u n g đ i è u k i ề u c h o c á c t à n g s a u d è x ử lý t i n hiệu.


áp b iể n (lôi c h ậ m th eo tăn só ph ch £ \ i s= fj —- f
'l an số p h á c h nà v tươn^Ị ứng

v ớ i đ ộ cỈHMih lộch lừ t n r ờ n g gifra 2 đi '01 'lật rlău d o t eo < ỏ n ^t h in *
rZil!
2n
C ỏ n đ i ệ n á p ỏ* lổ i ra ona hộ so pha c ó
i; = 1\ sì *ì (2n/Ảfỉ 4- <|'0Ì
U ù n g ỉiiạrh q u a y Ị)hn t ó t h e c h o «f0 ---=* 0. Y ậ v
i
trong

0 sin

1«') t la Ihời g i a n (lo c ó ! hơ í h a y iỉ i ;ử

*

|*iítv (1ơ n 1 u iả y. Khi t

lf;iâyM

=□ 2Ĩ1AỈ'.
B e l ẫ y raẫu t h >ê*t bị, (lù.ití Cỉiỏn H e l m h o l t z đẠt U m ộ t t r o n g iiUÌ đ i ê m do đfè
t ạ o ra từ t r ư ờ n g b ơ e b í i i h . C u ọ n đ à v ( t ư ợ c đật s a o c h o t rục c ơ a n ó s o n g s o n s ;
p h ư ơ o g kinh t u y ế n tử. Xhir v ậ y tử t r ư ờ n . hồ c h i n h đ ư ợ c íĩirởng s o n g s o r g v ớ i
t h à n h p h ầ n n ẳ m ng;oi( ủ a từ t r ư ờ n g can đ ó

/ H y Ị) v ớ i d ộ l ỏ n

rủa ỉ ừ t r ư ờ n g

!)?> ( M b

/^H (,0 héệ

. t h ứ c sau
AHyj} —

H cosot

a là g ó c íìr k h u y n h d ễ d à n g \ á

dịnỉì í ừ la bàn t ừ CƯ v ớ i sai s ố n h ỏ hơn

1°'

T r ư ò n g h ợ p t ừ t r ư ờ n g bò c h í n h c ỏ p h ư ơ n g t h ẳ n g đíriiịt thi d ù n g cổi g thírtc
A H ' ị f) -

A H sin a

Vì m ả y <1o t ừ t r ư ở n g d ự a t h e o 1 i ệ u ứ n g c ộ n g h i r a u g từ hạt n h â n là n á y tĩ <0
c h ỉ n h x á c c a o d ù n g đ ỉ p h á i h i ệ n cào dị I h ư ờ n g t ừ rát n b ỏ n é n t r o n g n m n e<ố
g r a d i c n Iihir v ậ y a t h a y đ ồ i rát it ( ỏ the c oi n h ư k h ỏ n g dối .
Khi th ay đối

đ ò n g đ iệ n q u a

CU' II d â y c ó

thề lạ o ra !ộ c b ẻ n lì

íử

t n r
2 đ à u đo. VỚI d ỏ n g đ i ệ n t ừ 50jjtA đ e n lOOiiìA 1Viĩ t ừ Ir ờĩì g bo i - hi nbh co cu ộ 31H e l m h o l t z t ạ o ra I r ẽ n k h o f w g cỂclì l'ni ỏỉi (!ạí i ừ 0 , 7 ĩ đ ố n 11007 t h e o tír h (ốm
đ ơ n giỉin hr

0

ƠD«J t h ứ c :
\M

SUQl an _
( a 2 ~f X5) V‘2 a*4-X

1 voĩìịị d ó ỉ là c ư à n g đ ộ í i ỏ n g đ i ệ n q u a c u ộ n H r l -

Q

J

c ạ n h h ì n h Ytiỏn^ ĨĨVU đ ó c u ổ n
d â v , n ỉa s ố v ò n g clảv, X là k h o ả n g c á c h t ừ l à m c u ộ n
d ầ y đon đ i ề m khito sất I h c o p h ư o ì ỉ g t r ụ c c u ộ n d â y .

i n h o l t z a Jit m ộ t n u a

3C

0

y

^

Dạ&g x u n g lối ra c ủ a b ộ s o p h a lha> đ ò i t ùy lỉ>eo /vH.
D ư ớ i (ìỉìy c i ỉ ú n g l ố i c h ỉ đ i r a ra 111ỘĨ s
t i ạ n g h e n binh'
Sui sổ p h é p đ o d ụ a v à o s ự n h ậ n d;tng x u n g U n c ả n
đi* ai lo. ' á c x u n g n à y cố ihì' f c h i i i r o e Ị n n bộ h r ghi
t ốc đỏ cao.
Ví dụ k h i đề hai đầ u đ o s á t nhai!, ÚỊVỊỊ l)ị c h í n h 1 = 0

(lạng đ i ệ n áp pbảtì ả n h lin lìiẹu t uế sai ờ hai (li 11 đ o gầu
n h ư t r ù n g vi* t í n *6 ?à p h a , n g h ĩ a !à
H
1h f
s

diíữ áp lỏi rc bộ
*a *kl.r^đauVmĨỊ
I.tau.


k é t q u ả c ũ n g VỚI d ạ n g d i ệ n a p n n ư íiiníi ,1. 1 ir i d ạ n g x u n g d â u ti òn c ổ t he t n ã v
t h i ổi b ị ghi n h ậ n d ư ợ c c á c sai l ệ c h í ử t r ư ờ n g c ỡ ( ) , 7 r . X u n g t h ừ 5 ứ n g v ở i d ò n
I - r>mA c h o t h á y d ạ n g đ i ộ n á p g i ố n g n h ư h 2 k h i 1 = 0 và X =. 0, c ô n g L ĩ a là t ừ

t r ư ờ n g t ạo r a bời c u ộ n ' ; H e l m h o l t z đ ẵ bố c h i n h s ự c h ê n h l ộ c h t i r t r ư ờ n g g i ữ a 2
đ a u đ o : IIi + H bc —H9. Lú c đ ỏ H bc— A H — H 2 - Hj = 70T V â y t r o n g k h o ả n g g i ữ a
2 (li m đo đằ cỏ :
AH
T
ra

o

-

o
c
o

c
c


G3

M

c

Ê
'3 *o
o

00 ..
Ê
Cd
G <3 S -C
ô*0) *
ã0 J ẽ
a
o
o c
3
£
*cí
<3-G tao
►
c tao
c
M
o
C
*ơ
ọ° •
'5
001 tUD
G QC b Õ -a c
4m
u *â f i b <>
o
>

Ki

Ki

,K

G ã

Q
<3
-C , 4-

ừ

o
C

?

CP -*

&c ơ
ca
o

t5
u

•**
We

• ■—»
ae

-C

ỹ

C3

o

íồ

cc

'S 3

*■o<—•

**
cd
ac

T

0

r-

c

G

o
ơ:

a

-5
cc
-s
CJ

la.

/O

•o -C
o

■£>


*o
'O
V

-C
•O•ơ

c

tJC
►
C3
o
-c

vo
a
p
•o*5
W
•o

c

5

"5
E3
c
'0u>
o _
*o -Ẹ
— c
3 •'**
o
#cơ *7*

*a °
►
-\1 ếO
^ -5
ci
o
a a,
— *cí
E
JZì
QC
00 °ri
u
tr ư ờ n
ưcyng

-c

JZ

c-

*0
CL ì'

/V

Vi
-C ’5 d •

"O
-C

c
'C
a

■Õ
*= C ~o
CJ
<—
0>.*4?:'
-Q
2
-s 3
s ci
<0>
Ị
-S3 c c CN
-r3 —
-4
c _
-* o
3 *s

V
é 1'

-C

<Ị

25


TÀI I.1ỆI' T H A M K H Ả O
Ị. ỉl.M. BopoAHH. A.B MejibHHKOB...
vr
ỹỊ^epHblỉì MarHHTHUỈÍ pCSaOHane B 3CMHOM 110,10.. ÍI.-ÍA. • .1 .«>.

-

2. B. Jl.LUn.ao
/ I l l H C i Ì H h i e H H T t T p a ^ b H H e CXC Ml i

H 9J1 . MdCKBa. € CoBeTCKơe p a / i n o * 1970.

3. Ỉ O . B .A ộ a n a c b e n . / I . S n e p r u a . 1979.
Cpe.ACTBa M3M(.peiuỉĩi n a p a MC T p OB Ma r HHTHOr o no. ỉ H.
í. \ . J \ . HecTepeHKO. H o n p c c h i MarHHTHHX H3Mepe.HHH - Kỉ í cB
B. H . C o / i o B ẽ B . (ị)a30BHC HSMepe.HHH. M. S He p r i i H

lí»59.

W73.

(>

i l ei caỏpyH. 1 0 . l ỉ . Moc Ka. i ẽ B. rcoiịíiiSiiqccKaH ami apaTVpa.
Á. i ĩ c Apa. 19K2. B a n . 78.

7. í line Al fr ed —M a g n e t i c c o m p a s s e s a n d m a g n e t o m e t e r s . 1Olid.
1 III g e r .

Adam

X y a n r JlaM Tbi BaHb, HryeH XaHT Kbioiir
H 3 M E P E H H E I ' P A H H E H T A M A r H N T H O f O n O JV '\ 3 E M / Ỉ M M F T O a O M

SIJlEPHOrO M A T H H T H O F O P E 3 0 H A H C A
Ma r H HT H Hi i r pa ;1 Ht HTO MCT p C03A2H n o I i pà Hl i ni ĩ V ] .3Mc p C'Hi ỉ M P33H0C7H
MarHHTHOft HanpfUKeHHOCTii Me>K; y ABVMHMH TOMKaMh IIpH IK)M >IUH 1Ỉ 3 M6 p ‘ HHH
MaCTOTU ố H6HHH OT BMXOAa 4 > a 3 0 B 0 r 0 ACTCKTOpa.

Ka/ iHổpoBKa MarHHTHoro rpa^neHTOMeTpa lio.iY'tiK.’TCH nyTỄM pacno/ i oweHHH
KO;ibHa re/IbMrO/IbU Ha OAHOM U3 JXBVX 4 3 KOB ,
CO3ABH0 a o i i o. i HllTe/I MOO
MarHHTHoe n o ^ e . Ha OCHOĐ8HI1 ỉỉ <Ị)opMhi c nr n a / i a Hfl BhixoAe t})a30B0r0 aeTCKTOpa MO)KHO periiCTpnpoBaTb pa3H0CTH HanpHMieHHOCTH MarHHTHoro I10.1H. B 3T0M
T
c / i y M a e , x\ yBCTBHT(‘yibHOCTb r p a / i n e H T O M e / r p a —0, 7 — II u9MepMTe; i bHbi f f npCAC.;!
; i 0 CTỉ i r a p Te H ĨXO ThẩCHqeii T/ M.

H o a n g I/<4U1 T u Ba n b , Ng u y e n K h a n g C u o n g
ME A S U R I N G T H E G H A D 1 KN T O F i l l l i K A R T i r S
M A G N E T I C F I E L D BY T H E N U C L E A R M A G N E T I C H K S O \ A \ \ ' ; K

METHOD.

The* m a g n e t i c g r t d i e n t m c t e r is m a d e u p by t he p r i n c i p l e o f m e a s u r i n g [be
magnetic* Íicítí i n t e n s i f y d I T c r e n e c b e t w e e n I w o Ị i n ‘> I)V she. !>Ci»t f r eqi i i iiry
o f tbe output Signal o f the pha si

đ e l í i l or.

T h e c a li b r a ti o n of this e q u i p m e n t is c a r r ie d o u ’ by meant* ui set tin g Ihe
H e l n h o U t coil at one of t w o p r o ben. T m a oil c r e a t e s l a c a u x i l i a r y i u a gn e f ểC field.
O w i n g o t he f r o m o f Ihe o u t p u t Sitf/iitl 0*1 Ihr |)!wi,H‘ deli* tor, the4 m a g n e t i c
f i e l d in;<;n.Hi(v d i f f e r e n c e is r e g i s t e r e d . In this ('act* ?h f s o n s i b i l i u o f the graciiV

the

ir.es SỈ! r e n u ’iit r 'P.gv a t t a i n ío fh(* s i ze of

T r ư õ n g Bại Lọc T ồ n g H ợ p Ha Nội

N h ậ u hài rỉpồỵ 8 - 8 - 1 9 8 7 .

-rntm.etc:* is a b o u t 0,7 —— a n d
ID
t h o u s a n d s —— .
m
Bộ m ô n \ ’ật ]Ý Yỏ T iiyến