地磁绝对观测原理.ppt

第二节 地磁绝对观测原理 一、地磁场总强度的观测原理 1. 核旋观测原理 （1）原理 氢质子: 自旋、具有质量(m)和电荷(+e) 具有带有动量矩的磁矩(Mp) 强磁场 弱磁场 排列 ? 拉莫尔旋进: 如同陀螺在地面上边自旋边以重力方向为轴转动一样, 边自旋边绕弱磁场转动。 氢质子的拉莫尔旋进: 氢质子的自旋动量矩(P)和自旋磁矩(Mp)同时绕地磁场(F)以角速度ω作旋进。 拉莫尔旋进频率fp 与F 的关系: 观测原理 以原子核的物理常数(rp)为基础,根据质子在地磁场中作拉莫尔旋进时,旋进频率fp 与质子所处空间的地磁场大小成正比的原理来测量地磁场大小 （2）原理的实现 传感器: ① 装水密封容器 功能: 提供大量氢质子 ②密绕螺线管线圈: 功能: ●通电 激化作用 使氢质子定向排列,产生合成的带有动量矩的自旋磁矩 ●不通电 接收作用 接收氢质子绕地磁场旋进的频率信号 反向串联,抗干扰 (2) 主机: 测量、显示旋进频率大小, 并使显示数字代表地磁场大小 复习： 地磁观测系统由哪几部分构成？各自的功能是什么？ 什么是氢质子的拉莫尔旋进？ 观测F的核旋原理的根据是什么？ 2. 双共振原理 能级：现代量子物理学认为原子的可能状态是不连续的，因此各状态对应能量也是不连续的。这些能量值就是能级。 能级跃迁：指微观粒子量子状态的变化．包括从高能态到低能态以及从低能态到高能态． 当粒子由于受热，碰撞或辐射等方式获得了相当于两个能级之差的激发能量时，他就会从能量较低的初态跃迁到能量较高的激发态，但不稳定，有自发地回到稳定状态的趋势。在释放出相应的能量后，粒子自动地回到原来的状态，这些行为称为跃迁，遵守严格的量子规则。 核磁共振：自旋的原子核在外磁场和电磁波的作用下，从低磁能级向高磁能级跃迁的现象。 产生核磁共振的条件是： ①原子核必须是自旋的，即自旋量子数I不为零； ②自旋的原子核必须置于强大、均匀的外加磁场中，外加磁场的作用是使原来处于简并态的自旋原子核产生高低磁能级的分裂； ③辐射电磁波，电磁波的能量与自旋原子核高低磁能级差相等或匹配，其作用是使处于低能级的自旋原子核向高磁能级跃迁，产生核磁共振。 双共振：是借助于核磁共振对电子顺磁共振的影响来观察核磁共振的一种方法。 Overhauser效应：也称为动态核极化。1953年美国的A.W.奥佛好塞指出，在包含电子磁矩和核磁矩相互作用体系中，如果使其人中导电电子的顺磁共振饱和，这时的核极化强度与正常热平衡条件下的核极化强度相比,增强一千余倍。 原理： Overhauser磁力仪 3. 光泵原理 光泵：是光泵磁共振的简称。它是利用光抽运效应来研究原子基态和激发态的超精细结构塞曼子能级间的磁共振。 光抽运效应 当原子经历无辐射跃迁过程时，则粒子返回基态各子能级的几率是相等的，这样经过若干循环之后,基态子能级上的粒子数就会大大增加,即大量粒子被“抽运”到基态的的子能级上。这就是光抽运效应。 原理 光泵磁力仪 4. 超导原理 超导体：在温度和磁场都小于一定数值的条件下，许多导电材料的电阻和体内磁感应强度都突然变为零的性质。具有超导性的物体叫做“超导体”。 高温超导体，低温超导体 磁共振模式是高温超导的一个普遍现象 约瑟夫逊效应 ：超导电子对借量子隧道效应通过两块超导体之间的绝缘层的现象。如果两块金属之间有极小的间