质子旋进磁力仪简介

自然界的岩石和矿石具有不同磁性，可以产生各不相同的磁场，它使地球磁场在局部地区发生变化，出现地磁异常。利用磁力仪发现和研究这些磁异常，进而可以寻找磁性矿体和研究地质构造。磁法勘探是常用的地球物理勘探方法之一，它主要用来寻找和勘探有关矿产（如铁矿、铅锌矿、铜矿等）、进行地质填图等。氢原子核的质子是一种带有正电荷的粒子，其本身在不停地自旋，具有一定的磁性。在外磁场的作用下自旋质子将按一定方向排列，称为核子顺磁性。但其磁性甚微，只是在一些磁化率很低的逆磁性物质中才能反映出来，如某些碳氢氧化合物液体(水、酒精、甘油等)。在这些样品中质子受某强磁场激发而具有—定方向排列，去掉外磁场，则质子在地磁场作用下将以同—相位绕地磁场T旋进，其旋进频率f与地磁场T有以下关系：T=23.4872f，单位为γ。当测定出频率f以后即可计算出总磁场强度T的数值。利用这种原理制成的仪器称为质子旋进式磁力仪，或称核子旋进式磁力仪。质子旋进磁力仪稳定性好。温度影响小、没有零点掉格、精度高，可观测弱磁异常工作时不必准确定向，适于在运动状态下观测。但这类仪器的使用要受到磁场梯度范围的限制，功耗大，只能进行间断测量，灵敏度不高。

质子旋进示意图

拉莫尔旋进

当没有外界磁场作用于含氢液体时，其中质子磁矩无规则的任意指向，不显现宏观磁矩。若垂直于地磁场T的方向，加一强人工磁场Ho，则样品中的质子磁矩，将按Ho方向排列起来，此过程称为极化。然后切断磁场Ho ，则地磁场对质子有μp×T的力矩作用，试图将质子拉回到地磁场方向，由于质子自旋，因而在力矩作用下，质子磁矩μp将绕着地磁场T的方向作旋进运动，叫做拉莫尔旋进。