Биомагнитные измерения - Кнеппо П.
ISBN 5-283-00557-7
Скачать (прямая ссылка):
и отношение токов несогласованного и оптимально согласованного
трансформаторов
(1.19)
(1.20)
То - Ро Ф/(2-Твх),
(1.21)
(1.22)
Эта зависимость изображена на рте. 1.11. График показывает, что при
отличии индуктивности градиометра от оптимальной в 2,5 раза обес-
Рис. 1.11. Зависимость отношения токов несогласованного и оптимально
согласованного трансформаторов потока от отношения индуктивностей
градиометра и входной катушки сквида (от степени согласования
индуктивностей) [211]
печивается передача на сквид 90 % максимального воздействующего
магнигаого потока, так что к точности согласования индуктивностей
трансформатора не предъявляются слишком высокие требования. Тем не менее
необходимо учитывать различие индуктивностей сквида при его работе с
разомкнутой и с замкнутой цепью отрицательной обратной связи.
Выбор структуры и геометрических параметров градиометра. К важнейшим
характеристикам устройства для биомагнитных измерений относятся структура
и геометрические параметры градиометра, определяющие число, форму,
размеры и взаимное расположение составляющих катушек. Конечная цель,
преследуемая при выборе этих параметров, неоднозначна. Она зависит от
конкретной задачи, решаемой в данном исследовании при помощи
биомагнитометрии. Обычно к магнитометрам предъявляют требования двух
типов - требование максимальной чувствительности и (или) требование
максимальной, точности. Под чувствительностью подразумевается способность
прибора обнаружить магнитное поле исследуемого объекта в присутствии
внешней магнитной помехи и собственных шумов магнитометра, под точностью
- способность точно определять искомую компоненту магнитного поля в
заданной точке измерения. Эти два требования часто вступают в
противоречие между собой, так как изменение некоторых параметров
оказывает противоположное влияние на чувствительность и точность.
При выборе структуры и параметров градиометра необходимо учитывать
следующие объективные условия: свойства конкретного объекта исследования,
точнее, местоположение и конфигурацию биоэлектрического генератора,
порождающего исследуемое поле; характер внешнего магнитного поля помехи;
уровень собственного шума сквид-датчика; конструктивные ограничения,
характерные для работы со сквид-магнитометром.
Порядок и общую структуру градиометра выбирают, исходя главным образом из
условий окружающей среды в области измерения, а также известных априори
свойств биоэлектрического генератора и конкретных характеристик поля,
подлежащих измерению. Так, прос-
36
тую измерительную катушку и градиометр первого порядка целесообразно
применять в лабораториях с магнитной экранировкой, градиометры первого и
второго порядков - при отсутствии экранировки, но на достаточном удалении
от мощных источников магнитных помех (вдали от крупных промышленных
центров), градиометры второго и более высоких порядков необходимы для
измерений в обычных городских условиях.
Наряду с наиболее широко распространенными соосными симметричными
градиометрами и градиометрами с увеличенным диаметром компенсирующих
катушек для решения конкретных измерительных задач можно применять
градиометры более специализированного типа, в частности вышеуказанные
градиометры с асимметричной базой и градиометры с катушками Гельмгольца.
Если нужно измерять компоненту магнитной индукции, направленную под
заданным углом к общей оси магнитометра, то используют градиометр с
наклонными катушками (рис. 1.10, з). Для измерения пространственной
производной компоненты магнитной индукции по направлению,
перпендикулярному к измеряемой компоненте, используют недиагональный
градиометр первого порядка с катушками, лежащими в одной плоскости вблизи
друг друга (рис. 1.10, м); он обладает особенно высокой чувствительностью
к полю дипольного генератора тока, расположенного под градиометром
параллельно границе между катушками.
При исследовании биомагнитных полей нередко возникает необходимость
одновременного измерения магнитного поля по нескольким каналам. Такие
измерения нужны, в частности, при изучении распределения на заданной
поверхности компоненты магнитной индукции поля сердца или мозга, а также
при определении пространственного вектора магнитной индукции в векторной
магнитокардиографии. Соответственно для многоканальных сквид-
магнитометров требуются специальные конструкции градиометров [73, 105,
128, 137, 159, 177]. К векторным градиометрам предъявляются
дополнительные требования - все три взаимно перпендикулярные компоненты
магнитной индукции необходимо измерять в одной и той же точке
пространства, причем должно быть исключено взаимное влияние между
составляющими катушками разных каналов. Конструирование таких
градиометров осложняется необходимостью компактного размещения нескольких
измерительных катушек внутри криостата. .
В современных градиометрах применяют катушки с разными формами сечения -
не только круглые, но и прямоугольные, квадратные, овальные и др. Форма
