Лого Сделано у нас
29

Создан квантовый магнитометр с лазерной накачкой

Закончен выпуск опытной партии энергоэффективных квантовых магнитометров с лазерной накачкой для обнаружения металлических предметов и твёрдых полезных ископаемых. Прибор, предназначенный для использования в археологических раскопках и геологической разведке, обладает высокой чувствительностью, уменьшенной массой, низким энергопотреблением. Его использование позволяет увеличить эффективность и, как следствие, снизить себестоимость соответствующих поисковых работ. Разработка прибора осуществлялась учёными ФИАНа в кооперации с сотрудниками ИЗМИРАН и ФТИ им. А.Ф.Иоффе.

  • shutov
  • shutov

На фото: Общий вид магнитометра

Квантовые магнитометры с оптической накачкой появились около 50 лет назад и в течение длительного времени их конструкция принципиально не менялась. Однако, с развитием полупроводниковых технологий, в последние годы появилась возможность заменить источник излучения в приборах такого типа (газоразрядная лампа) на лазер с вертикальным резонатором. При этом речь идет о замене узла, потребляющего около 80% всей энергии (~10 Вт), необходимой для функционирования прибора на элемент, для работы которого потребно всего 0,2 Вт. Столь существенная разница обусловлена различием в коэффициентах полезного действия данных элементов.

Квантовый магнитометр представляет собой радиочастотный генератор, состоящий из усилителя и резонансного фильтра с фазовращателем в цепи положительной обратной связи. Частота резонансного фильтра однозначно определяется магнитным полем, в котором находится датчик магнитометра. При правильной задержке фазы в цепи обратной связи генератор возбуждается на частоте, определяемой магнитным полем. В пульте магнитометра частота генерации измеряется и преобразуется в значение модуля индукции магнитного поля. Значение поля вместе с координатами и временем измерения регистрируется на экране пульта и записывается в памяти.

Представляемый магнитометр обладает следующими характеристиками:

• Пределы измерений модуля индукции магнитного поля — от 20 до 100 мкТл;

• Чувствительность (СКО) — 5 пТл;

• Абсолютная погрешность измерений ±1 нТл;

• Скорость измерений — до 40 в секунду;

• Время готовности к работе с момента включения — менее 15 мин;

• Время непрерывной работы — до 10…12 часов без смены батареи;

• Масса рабочего комплекта — 3,5 кг;

• Диапазон рабочих температур — от минус 20 до плюс 40 °C;

• Запись данных на съемный носитель (SD card).

Программа управления режимом съемки позволяет оператору передвигаться по заранее заданному в программе маршруту с автоматическим присвоением Номеров Пикета и Профиля. При необходимости, детализация проведенного отдельного измерения или серии измерений просматривается на экране пульта управления.

Ключевая особенность прибора — сниженное в разы энергопотребление, но также отказ от газоразрядной лампы в пользу современного полупроводникового лазера позволил использовать легковесные Li-ion аккумуляторы вместо традиционных свинцовых. Данный факт должен быть положительно воспринят в первую очередь операторами подобных приборов, поскольку им приходится в течение рабочего дня носить на себе один — два комплекта источников питания, а это — дополнительные несколько килограммов нагрузки. В тоже время продолжительность работы прибора при использовании легковесных Li-ion аккумуляторов при проведении магнитной съемки составляет 10−12 часов.

Разработчики небезосновательно рассчитывают в ближайшей перспективе удвоить этот ресурс за счёт снижения энергопотребления.

Что касается достигнутых в данной конструкции метрологических параметров, то по своему уровню они соответствуют мировым аналогам.

Комментируя это достижение, ведущий научный сотрудник Лаборатории стандартов частоты ФИАН, к.ф-м.н. Владимир Величанский сообщил следующее.

«На основе технологий, разработанных в процессе создания квантового магнитометра, возможно создание магнитометров и для других приложений, в том числе магнитокардиографии, аэромагнитометрии, а также морской магнитометрии».

В. Жебит, АНИ «ФИАН-информ»

  • 1
    Zveruga Zveruga
    03.10.1401:18:36

    Приведу пример передовых западных аналогов производимых в США.

    Переносной цезиевый магнитометр Geometrics G-859SX

    Про этот прибор пишут

    Исключительные рабочие характеристики — Низкий шум/Высокая чувствительность: 0,008 нТ/√Гц RMS — лучший показатель в отрасли;

    Высокочувствительный протонный магнитометр-градиометр SatisGeo PMG-2

    Разрешение: 0,1 нТл;

    Эти приборы сейчас закупают наши геологи для выполнения работ нефтянникам.

    Судя по параметрам западных аналогов наш прибор получился с лучшей в мире чувствительностью и при этом имеет самые компактные размеры, меньшую массу, длительный срок непрерывной работы.

    Магнитометрия применяется при поиске полезных ископаемых, металлов в земле, подводных лодок.

    Отредактировано: Zveruga~01:30 03.10.14
    • 1
      NovaM3 NovaM3
      03.10.1403:13:53

      Если так, то наши — молодцы! Вообще заметил, что во многих отраслях у нас такие проекты начинаются, которые в перспективе приведут к качественному рывку во многих сферах.

      Например недавняя статья о приборах РЭБ и плазмоидах.

      Спутник «Фотон-4», про который недавно тут тоже писали. В перспективе такие исследования позволят создать производства в космосе.

      Мы продолжаем разрабатывать космические станции, теперь уже для Лунной орбиты.

      Ядерный буксир, про который на этом сайте тоже периодически пишут вообще прорыв в сфере перевозки в космосе, который как раз позволит снизить затраты на перевозки в частности при строительстве станций и обслуживании производств на орбите. Вообще позволит выйти на новый уровень передвижений и откроет реальный путь отправки экспедиций на Марс и к другим объектам Солнечной системы…

      И это только в тех областях, которыми я увлекаюсь и кое что знаю.

      Нам бы только, как Столыпин говорил, 10 лет мира…

    • Комментарий удален
    • 0
      Vladimir Sapunov
      10.05.1610:10:45

      Вы не всё рассказали о зарубежных оптических. Зайдите на сайт Геометрикса (ссылки к сожалению нельзя делать) и посмотрите их новейший лазерный с микроячейками. Вы показали протонный PMG-6 так это вообще допотоп прошлого века. Мы также производим допотоп, но оверхаузеровский POS и мн. др. О них слышали? Это почти 300 геологоразведочных магнитометров бродят по РФ уже почти 15 лет. А относительно представленной здесь разработки — пока она не побывает во ВНИИМ у Шифрина о ней лучше вообще молчать, особенно когда магнитометр они в ключевых словах пишут через Е. Это как Ё-мобиль.

      • 0
        Zveruga Zveruga
        10.05.1612:52:56

        Если запад производит и продаёт протонные магнитометры значит их покупают. Если мы сделали оптический магнитометр с характеристиками соответствующими западным аналогам, значит и их кто-то купит.

        Отредактировано: Zveruga~14:55 10.05.16
        • 0
          Vladimir Sapunov
          10.05.1614:05:14

          Прежде всего хочется познакомиться. Мы из одной области и заинтересованы в хороших оптических магнитометрах аналогах CS-2 CS-3 на Цезии с расщепленным лучом или Калии или ЩГМ для комплектования нашей меры поля (стабилизатор модуля и/или компонет геомагнитного поля). Насчет замечания про орфографию — это некий психологический прием, т.к. специалист либо не читает либо случайно, что зачастую. Мой е-mail [ссылки отключены] Зав.лаб. квантовой магнитометрии Сапунов Владимир

          • 0
            Zveruga Zveruga
            10.05.1620:49:50

            специалист либо не читает либо случайно

            Не читает что? Теги к статьям всегда размещает тот кто размещал статью на этом сайте. В данной статье я описал научную разработку ФИАН позволяющую производить качественные магнитометры, которые нужны не только для геодезии, но и для оборонных целей. А всё остальное вы додумали сами.

            Если вас интересуют детали, то обращайтесь к первоисточнику, который всегда указывается внизу. Думаю, что ФИАН будет рад с вами сотрудничать.

            Отредактировано: Zveruga~22:51 10.05.16
            • 0
              Vladimir Sapunov
              12.05.1610:36:11

              Спасибо, я всё-таки узнал, что первоисточник разработки — ФИАН, а Вы журналист, видимо. Вы, видимо, не в курсе что магнитометр пишется через И, а не Е, и никогда магнитометры не использовались в геодезии. Буду искать теперь первоисточники разработки в ФИАН. Спасибо и до свидания.

              • 0
                Zveruga Zveruga
                12.05.1620:30:29

                Просто я ошибку исправить не могу.

                • 0
                  Vladimir Sapunov
                  13.05.1607:31:18

                  Сочувствую, сам иногда на себе волосы рву, даже пишешь сесадминам в пустоту. Например, публикация о моих студентах: [ссылки отключены] где четверть — явный и половина скрытый бред, опознаваемый только специалистами и от этого и рвёшь волосы.

  • -1
    Vladimir Sapunov
    10.05.1610:01:25

    Прежде всего обратил внимание на ключевое слово «магнетометр» через е — это первый признак качества работы, а не просто орфография. Ждем не дождемся конкурента, который обещал захватить весь рынок геологоразведки 100 млн руб./год и всем, включая нас www magnetometer .ru КИРДЫК. Авторы откликнитесь. Мы помним о гранте 68 млн от МОН. Могли бы делать дело полезное вместе, не прячтесь, коли сделано в России.

    Отредактировано: Vladimir Sapunov~12:03 10.05.16
    • 0
      Zveruga Zveruga
      10.05.1612:56:08

      В смысле? Вы связываете мою орфографическую ошибку с трудом разработчиков? Вы хоть понимаете, что вы прочитали?

      И кто вам обещал захватить рынок геологоразведки? Я? Учёные ФИАН?

      У вас фантазии вышли в область реальности. Это первые признаки шизофрении.

      Отредактировано: Zveruga~14:57 10.05.16
Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,