способ измерения параметров магнитного поля и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ измерения параметров магнитного поля, включающий воздействие магнитным полем на активный элемент датчика и регистрацию его магнитооптических характеристик, отличающийся тем, что возбуждают в активном элементе датчика сигнал экситонной фотолюминесценции, регистрируют спектр его резонансов в измеряемом магнитном поле и определяют магнитное поле по ширине резонансов.

2. Датчик для измерения параметров магнитного поля, включающий активный элемент, отличающийся тем, что активный элемент выполнен их монокристалла FlGaS₂.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области магнитометрии и может быть использовано при создании магнитометров экспериментального, прикладного и демонстрационного характера. Преимущественно изобретение предназначено для измерения напряженности, индукции и градиента магнитного поля.

На фиг.1, представлен сигнал экситонного излучения 5958 и спектр его резонансов в магнитных полях 3 и 6 Тл при (Н направление магнитного поля, n нормаль к слоям монокристалла) и 1,8 К для монокристалла TlGaS₂, на фиг. 2 спектральное положение резонансов в магнитном поле до 7 Тл, на фиг.3 принципиальная блок схема устройства для осуществления способа измерения магнитного поля.

Изобретение осуществляется следующим образом. Лазером 1 в активном элементе датчика 2 магнитометра, помещенного в гелиевый оптический криостат, возбуждают излучение (люминесценцию), которое регистрируется в направлении, противоположном возбуждающему излучению. Регистрация указана стрелками от датчика на монохроматор 3 (ДФС-24). Галиевый криостат в устройстве необходим, поскольку изучение на датчике осуществляется только при гелиевой температуре.

Образование и изменение магнитного поля осуществляется в устройстве от источника постоянного тока подаваемого на сверхпроводящий магнитный солоноид.

Люминесценция от датчика после монохроматора 3 ДФС-24 преобразуется фотоэлектронным умножением 4 (ФЭУ) в напряжение, а напряжение усиливается усилителем 5. Усиленный сигнал записывается автоматическим самописцем 6 (КСП-4).

Спектр резонансов люминесценции изменение интенсивности излучения от длины волны.

Зависимость ширины резонанса от магнитного поля определяется следующим образом. Для каждого значения напряженности магнитного поля регистрируется спектр резонансов люминесценции и определяется ширина резонансов для данного поля. Затем строится зависимость полуширины линий резонансов от величины магнитного поля.

Поскольку используется постоянное магнитное поле и не меняющаяся интенсивность возбуждающего излучения, величина напряженности магнитного поля внутри сверхпроводящего магнитного солоноида определяется по значениям тока, подаваемого на солоноид.

Активный элемент датчика магнитометра выполнен из монокристалла люминесцентного соединения TlGaS₂. Образцы толщиной 2-100 мкм приготовлены скалыванием вдоль плоскости спайности.

При нулевом магнитном поле Н 0 возбуждают сигнал экситонной люминесценции в монокристалле TlGaS₂ 5958 (2К) и регистрируют спектр его резонансов в магнитном поле H 0 при (фиг.1), по ширине которых, линейно меняющейся с полем до 7 Тл (фиг.2), определяют магнитное поле; при этом точность измерения составляет 0,01 0,02

При использовании масок или сфокусированного лазерного возбуждения пространственное разрешение, определяемое сечением светового луча (т.е. объемом рабочего вещества, люминесценцию которого регистрируют), улучшается - возможно измерение поля в области 0,1 x 0,1 x 0,1 мм³, что позволяет с достаточной точностью измерить градиент магнитного поля, а также индукцию магнитного поля при низкой однородности поля.