1.光泵磁力儀

光泵磁力儀是高靈敏的磁測設(shè)備。它是以某些元素的原子在外磁場中產(chǎn)生的蔡曼分裂為基礎(chǔ)，并采用光泵技術(shù)與磁共振技術(shù)研制成的。

按照量子理論，在外磁場T中，具有自旋的亞原子粒子（如核子和電子）能級簡并（degeneracy）解除，分裂為一些磁次能級（或稱為蔡曼能級），在光譜上的表現(xiàn)，就是譜線分裂，這就是蔡曼效應(yīng)，蔡曼因此獲得1902(第二屆)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。分裂的能級間的能量差一般與外界磁場成正比。當(dāng)粒子在分裂的能級間發(fā)生躍遷時(shí)，就會(huì)發(fā)射或吸收電磁波，其頻率與磁次能級間的能量差成正比，測定這個(gè)電磁波的頻率，即可測定磁場。

光泵磁力儀是目前實(shí)際生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)應(yīng)用中靈敏度較高的一種磁測儀器。它靈敏度高，一般為0.01nT量級，理論靈敏度高達(dá)10－2-10－4nT;響應(yīng)頻率高，可在快速變化中進(jìn)行測量;可測量地磁場的總向量T及其分量，并能進(jìn)行連續(xù)測量。

光泵磁力儀的種類甚多。按共振元素的不同，可分為氦（He）光泵磁力儀和堿金屬光泵磁力儀，共振元素有氦（He4）、銣（Rb85、Rb87）、銫（Cs133）、鉀（K39）、汞（Hg）等。對堿金屬而言，受溫度影響較大，如銫（Cs133）元素在恒溫430C左右，方可變成蒸汽狀態(tài)，而只有在蒸汽狀態(tài)時(shí)才能產(chǎn)生光泵作用。對He3、He4而言，因其本身是氣體狀態(tài)，無需加熱至恒溫，只需將它激勵(lì)使其處于亞穩(wěn)態(tài)，就能產(chǎn)生光泵作用。這些條件在設(shè)計(jì)與制造儀器時(shí)，必須予以重視。

光泵磁力儀未來的發(fā)展水平，主要取決于光泵光源及共振元素的發(fā)展程度。法國曾用可調(diào)諧的激光器代替常規(guī)的氦燈制成光泵磁力儀，由于譜線的選擇性較好，激光又比氦燈的光要強(qiáng)，因此提高了磁力儀的靈敏度，達(dá)到10pT/Hz1/2。美國的R.Slcum博士利用二極管激光器作為氦同位素光泵磁力儀的光源，并申請了專利，與氦燈光源相比，靈敏度提高一個(gè)量級。最新的激光光泵氦（He4）磁力儀的靈敏度已突破1PT/Hz1/2的界限，達(dá)到0.4PT/Hz1/2，而用高頻激發(fā)的燈室作為光泵的光源的氦4航空磁力儀達(dá)到了20pT/Hz1/2的靈敏度［2-3］。在共振元素的選擇上，為了提高精度，需要選擇譜線較窄的物質(zhì)，堿金屬符合譜線窄的要求，但需要一定的溫度（40-55℃）加熱為氣態(tài)。現(xiàn)在已經(jīng)有很多利用堿金屬制成的磁力儀，前不久問世的鉀磁力儀，由于譜線很窄又不重疊，方位誤差很小，維修方便，分辨率達(dá)到0.1pT，在取樣率為20Hz時(shí)，靈敏度可達(dá)到0.014nT。因此鉀光泵磁力儀在光泵磁力儀中占有優(yōu)勢地位。當(dāng)然隨著靈敏度，取樣率的提高，其價(jià)格也顯著提高。

【論文關(guān)鍵詞】：磁力儀；光泵；超導(dǎo)SQUID；原子

【論文摘要】：對磁力儀未來發(fā)展進(jìn)行了展望。重點(diǎn)介紹了：1.光泵磁力儀及其光源和共振元素的選擇與設(shè)計(jì)2.超導(dǎo)技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了超導(dǎo)量子干涉磁力儀的發(fā)展3.對處于研究、探索階段的原子磁力儀進(jìn)行了關(guān)注。

引言

目前，在空間、海洋、勘探、在醫(yī)院和其它實(shí)驗(yàn)室中廣泛的應(yīng)用著各種磁力儀，用于測量地磁場以及生物磁場。在這些領(lǐng)域，新型的光泵磁力儀、超導(dǎo)磁力儀（SuperconductingQuantumInterferenceDevice,SQUID）；以及處于研究、試驗(yàn)階段的固體電子自旋共振磁力儀（ElectronSpinResonance,ESP）、原子磁力儀（AtomicMagnetometer,AM）必將以其超高的精度擔(dān)負(fù)起越來越重的任務(wù)。

過去測量磁場強(qiáng)度的單位是奧斯特(Oersted,Oe)，采用和推廣國際單位制(SI)以后，測量磁感應(yīng)強(qiáng)度(磁通量密度)的單位是特斯拉(Tesla,T)或高斯(Gaus,Gs)。它們之間的對應(yīng)關(guān)系為1nT=10-9T=1gamma(γ)。特斯拉的換算關(guān)系為:1T(特斯拉)=109nT(納特)=1012pT(皮特)=1015fT(飛特)=1018aT(阿特)［1］。

磁場強(qiáng)度曾經(jīng)用過T、F、Be等幾個(gè)符號表示，許多文獻(xiàn)中曾采用F、Be。文章中為了規(guī)范、清晰采用國際標(biāo)準(zhǔn)單位T。

目前，在空間、海洋、勘探、在醫(yī)院和其它實(shí)驗(yàn)室中廣泛的應(yīng)用著各種磁力儀，用于測量地磁場以及生物磁場。在這些領(lǐng)域，新型的光泵磁力儀、超導(dǎo)磁力儀（SuperconductingQuantumInterferenceDevice，SQUID）；以及處于研究、試驗(yàn)階段的固體電子自旋共振磁力儀（ElectronSpinResonance，ESP）、原子磁力儀（AtomicMagnetometer，AM）必將以其超高的精度擔(dān)負(fù)起越來越重的任務(wù)。

過去測量磁場強(qiáng)度的單位是奧斯特(Oersted，Oe)，采用和推廣國際單位制(SI)以后，測量磁感應(yīng)強(qiáng)度(磁通量密度)的單位是特斯拉(Tesla，T)或高斯(Gaus，Gs)。它們之間的對應(yīng)關(guān)系為1nT=10-9T=1gamma(γ)。特斯拉的換算關(guān)系為:1T(特斯拉)=109nT(納特)=1012pT(皮特)=1015fT(飛特)=1018aT(阿特)。

磁場強(qiáng)度曾經(jīng)用過T、F、Be等幾個(gè)符號表示，許多文獻(xiàn)中曾采用F、Be。文章中為了規(guī)范、清晰采用國際標(biāo)準(zhǔn)單位T。

1.光泵磁力儀

光泵磁力儀是高靈敏的磁測設(shè)備。它是以某些元素的原子在外磁場中產(chǎn)生的蔡曼分裂為基礎(chǔ)，并采用光泵技術(shù)與磁共振技術(shù)研制成的。

按照量子理論，在外磁場T中，具有自旋的亞原子粒子（如核子和電子）能級簡并（degeneracy）解除，分裂為一些磁次能級（或稱為蔡曼能級），在光譜上的表現(xiàn)，就是譜線分裂，這就是蔡曼效應(yīng)，蔡曼因此獲得1902(第二屆)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。分裂的能級間的能量差一般與外界磁場成正比。當(dāng)粒子在分裂的能級間發(fā)生躍遷時(shí)，就會(huì)發(fā)射或吸收電磁波，其頻率與磁次能級間的能量差成正比，測定這個(gè)電磁波的頻率，即可測定磁場。

我國一些地磁臺站在新建或改造過程中積累了一些經(jīng)驗(yàn)，但因地理環(huán)境因素不同，所用建設(shè)方法也不盡相同。格爾木臺地磁觀測項(xiàng)目是全國15個(gè)Ⅰ類地磁臺之一，監(jiān)測該區(qū)地磁場的變化。建成后的格爾木地磁臺將提供高精度、高保真、穩(wěn)定連續(xù)的地磁觀測資料，格爾木地磁觀測項(xiàng)目以其重要的地理位置在地球基本磁場和空間地球物理場測定及地震預(yù)報(bào)方面正發(fā)揮越來越大的作用，為監(jiān)測青藏高原地震活動(dòng)和孕震環(huán)境提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為青藏高原地區(qū)防震減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)和臺站優(yōu)化布局的目標(biāo)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，落實(shí)觀測場地具體位置。《地震臺站建設(shè)規(guī)范地磁臺站》（DB/T9—2004）和《地震臺站觀測環(huán)境技術(shù)要求》（GB/T19531—2004）要求：只有無磁或弱磁性的地磁觀測環(huán)境，才是滿足現(xiàn)代化數(shù)據(jù)地磁儀器的工作條件的唯一方法。所以，對于地磁房的建設(shè)，建筑材料的檢測合格與否才是關(guān)鍵的首要條件，只有弱磁性的地磁房觀測環(huán)境，才能產(chǎn)出穩(wěn)定合格的數(shù)據(jù)。

1臺站簡介

格爾木地磁臺始建于1973年（始建臺址在諾木洪），1975年遷至青海省格爾木市河西小島。臺址位于柴達(dá)木盆地南部，東昆侖斷裂帶的北部。1981年，中國地震局撥專款對該臺站進(jìn)行了改擴(kuò)建，形成了地磁Ⅰ類、測震和水氡Ⅱ類的國家級綜合性地震基本臺站。本項(xiàng)目建設(shè)于青海省格爾木市河西小島格爾木地震臺院內(nèi)，本次建設(shè)地下相對觀測室，新建建筑面積110m2；征地31.357畝，修建圍墻540m。近年來，格爾木地區(qū)大量移民，許多農(nóng)民在臺站周圍私自建房，開墾土地，對格爾木地磁臺地磁觀測環(huán)境造成一定破壞。原定2015年對格爾木地磁房進(jìn)行改造，但因之前的建筑規(guī)范經(jīng)多次檢測不達(dá)標(biāo)，因此于2019年為格爾木建設(shè)新地磁房，順利落成的臺站地磁房會(huì)彌補(bǔ)監(jiān)視區(qū)的空缺并對地磁臺網(wǎng)的布局進(jìn)行了完善，提升我國地磁基本場和變化場等地震背景場探測能力。工程于2019年9月完工。在格爾木臺建設(shè)中，包括場地清理、建筑材料檢測、磁房建設(shè)，梯度檢測以及儀器架設(shè)等環(huán)節(jié)，對建設(shè)過程進(jìn)行分析，能夠給其他臺站地磁房的改造和建設(shè)提供一些借鑒。

2檢測儀器

對于建筑材料的磁性檢測，格爾木臺使用的是1套G856磁力儀材料的磁性檢測、2套GSM-19T標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)子磁力儀和日變量的觀測。其中一臺GSM-19T標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)子磁力儀作為備用儀器。GSM-19T標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)子磁力儀指標(biāo)為：分辨率0.01nT、靈敏度<0.05nT、采樣率3~60s、絕對精度±0.2nT、動(dòng)態(tài)范圍20000~120000nT、梯度容差>7000nT/m，適用于材料磁性檢測。三套儀器均符合檢測標(biāo)準(zhǔn)，GSM-19T標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)子磁力儀精度為0.01nT，產(chǎn)出數(shù)據(jù)比較慢，通常在3~4s左右；G856磁力儀精度為0.1nT，產(chǎn)出數(shù)據(jù)比較快，通常在1~2s左右，但其探頭具有固定指向性，操作起來不具備靈活性。所以，經(jīng)兩套儀器對比，GSM-19T標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)子磁力儀有方便快捷、讀數(shù)精準(zhǔn)，操作簡單等諸多優(yōu)勢，故在檢測材料時(shí)多用GSM-19T標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)子磁力儀進(jìn)行檢測，而G856磁力儀多用于日變量的觀測。同時(shí)，為了方便檢測大理石墩，購置兩套SM-30磁化率儀，該儀器使用較為方便，能夠快速檢測石墩磁性。

3建筑用材的磁性檢測

（一）原理和設(shè)計(jì)構(gòu)想

大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)中，單擺實(shí)驗(yàn)儀器的擺角一般應(yīng)小于5度。從力學(xué)原理上講，單擺在不受外界影響的情況下，應(yīng)以簡諧振動(dòng)的方式永不停息地?cái)[動(dòng)下去，根據(jù)受力分析，作為單擺的小球，重力沿繩子方向的分力和繩子彈力的合力提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，沿運(yùn)動(dòng)軌跡切線方向的分力不斷做功實(shí)現(xiàn)動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致小球做周期性不停止的擺動(dòng)；然而，實(shí)際上，由于受到各種阻力因素的影響，單擺實(shí)際上是在做阻尼振動(dòng)，阻力做功消耗了擺球的機(jī)械能，最終使擺球停止在平衡位置。甚至合外力不全在豎直平面內(nèi)時(shí)，還會(huì)作其他擺動(dòng)，如做圓錐擺動(dòng)等。

經(jīng)過試驗(yàn)探索發(fā)現(xiàn)，用周期等于單擺擺動(dòng)周期的間歇電磁力來驅(qū)動(dòng)單擺時(shí)，磁場可以補(bǔ)充擺動(dòng)過程中損失的能量，致使單擺永不停息地?cái)[動(dòng)下去，并且還發(fā)現(xiàn)本儀器兼有傅科擺的演示效果，即擺動(dòng)到一定的時(shí)間后可明顯觀察到由于地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的擺平面出現(xiàn)的偏轉(zhuǎn)角。

（二）實(shí)驗(yàn)儀電路及工作原理

1.實(shí)驗(yàn)儀的電路組成。

本實(shí)驗(yàn)儀電器控制電路包括兩個(gè)電路部分：1-弱電控制單元，2-電磁力驅(qū)動(dòng)單元，如圖1所示。

摘要：本文利用電磁場原理來分析引力與電磁力的關(guān)系，《電磁力與引力統(tǒng)一》一文中大量實(shí)驗(yàn)和結(jié)論，結(jié)論是電磁力是引力，引力也是電磁力，只是大小不同，來分析地球上物體受力情況以及任何星球之間的受力情況

還談電磁力與引力的統(tǒng)一

云南云維集團(tuán)電儀公司黃兆榮

摘要：本文利用電磁場原理來分析引力與電磁力的關(guān)系，《電磁力與引力統(tǒng)一》一文中大量實(shí)驗(yàn)和結(jié)論，結(jié)論是電磁力是引力，引力也是電磁力，只是大小不同，來分析地球上物體受力情況以及任何星球之間的受力情況

關(guān)鍵詞:電磁力引力物體受力電磁場

一、概述：

摘要：本文利用電磁場原理來分析引力與電磁力的關(guān)系，《電磁力與引力統(tǒng)一》一文中大量實(shí)驗(yàn)和結(jié)論，結(jié)論是電磁力是引力，引力也是電磁力，只是大小不同，來分析地球上物體受力情況以及任何星球之間的受力情況

還談電磁力與引力的統(tǒng)一

云南云維集團(tuán)電儀公司黃兆榮

摘要：本文利用電磁場原理來分析引力與電磁力的關(guān)系，《電磁力與引力統(tǒng)一》一文中大量實(shí)驗(yàn)和結(jié)論，結(jié)論是電磁力是引力，引力也是電磁力，只是大小不同，來分析地球上物體受力情況以及任何星球之間的受力情況

關(guān)鍵詞:電磁力引力物體受力電磁場

一、概述：

摘要：本文應(yīng)用了電磁力也是引力，引力也是電磁力之學(xué)說的解釋基本粒子的重力與其典型質(zhì)量差距。

基本粒子的重力與典型質(zhì)量差距深解

云南云維集團(tuán)電儀公司黃兆榮曲靖(655338)

摘要：本文應(yīng)用了電磁力也是引力，引力也是電磁力之學(xué)說的解釋基本粒子的重力與其典型質(zhì)量差距。

關(guān)鍵詞：重力、引力、電磁力、質(zhì)量。

Fundamentalparticlegravityandtypicalqualitydisparitydeepsolution

近年來，伊寧英也爾鄉(xiāng)火龍洞煤礦區(qū)，已發(fā)現(xiàn)有多處煤田自燃區(qū)，為了利用這一地?zé)豳Y源；本文主要利用物探磁測和TEM測深勘探方法查證煤層自燃區(qū)的分布地段。

1煤礦區(qū)的地質(zhì)物探特征

1．1礦區(qū)位置

工作區(qū)位于伊寧市西北19km、218國道北側(cè)、鐵廠溝西側(cè)的白云山上，屬伊寧市管轄。英也爾鄉(xiāng)火龍洞位于預(yù)選區(qū)的東部偏北部位，其直角坐標(biāo)為X=4879266，Y=14515609，地理坐標(biāo)為東經(jīng)81。1141．2”，北緯44。0255．7”。區(qū)內(nèi)有簡易公路通往各鄉(xiāng)鎮(zhèn)，交通便利。

1．2礦區(qū)地質(zhì)特征

1．2．1地層

【摘要】隨著教育改革的不斷推進(jìn)深入，信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)結(jié)合得更加緊密。在科學(xué)教學(xué)中借助信息技術(shù)輔助教學(xué)，提高課堂教學(xué)效率，這已成為現(xiàn)代教學(xué)的趨勢。將信息技術(shù)合理靈活運(yùn)用信息技術(shù)于小學(xué)科學(xué)教學(xué)，不僅能高效地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，促使學(xué)生探究合作學(xué)習(xí)方式的形成；也能為課堂教學(xué)營造濃厚的氛圍，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)參與意識，拓寬學(xué)生視野，豐富學(xué)生知識；還能巧妙地突破教學(xué)重難點(diǎn)、強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的探究熱情；達(dá)到培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的觀察能力、思維能力以及實(shí)踐能力，提高科學(xué)教學(xué)效果的目的。

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù)；科學(xué)教學(xué)；效率提高

信息技術(shù)是現(xiàn)代教育改革中最有活力和潛力因素，信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)課程的深層次融合，既有利于學(xué)生學(xué)習(xí)和理解科學(xué)知識，又有利于激活學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生觀察提問、交流合作和收集處理資料信息等方面的能力。經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐和探索，筆者就如何運(yùn)用信息技術(shù)提高小學(xué)科學(xué)教學(xué)效率，談?wù)勛约旱淖龇ā?/p>

一、運(yùn)用信息技術(shù)點(diǎn)燃興趣之火，讓學(xué)生主動(dòng)地參與探究

小學(xué)科學(xué)課是一門啟蒙性學(xué)科。它側(cè)重于讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探索中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中保持和發(fā)展兒童與生俱來的探究興趣。信息技術(shù)與科學(xué)教學(xué)融合是課堂教學(xué)改革的需要，更是一種必然趨勢。教師在課堂上使用多媒體課件，可以更好更多地為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源，拓展學(xué)生的知識面，為學(xué)生提供一個(gè)直觀輕松、易于交流的學(xué)習(xí)環(huán)境。例如，教學(xué)新教科版六上《多種多樣的植物》和《種類繁多的動(dòng)物》這二節(jié)內(nèi)容時(shí)，很多動(dòng)植物學(xué)生平時(shí)根本見不到，無法獲取感性知識，單純靠老師的語言描述，學(xué)生很難理解，給動(dòng)植物分類更是無從下手。如果教師事先能從網(wǎng)絡(luò)上搜集各種動(dòng)植物的小視頻或圖片播放給學(xué)生，生動(dòng)、逼真地展示自然界中各類動(dòng)植物的名稱、各個(gè)部分（如植物的根、莖、葉、花、果實(shí)、種子等，動(dòng)物的身體構(gòu)造、生命活動(dòng)特征等）和各自的生活環(huán)境，同時(shí)配合學(xué)生的觀察活動(dòng)，讓學(xué)生掌握各類動(dòng)、植物的特征后對植物、動(dòng)物進(jìn)行自主分類，然后小組內(nèi)合作交流分類方法再匯報(bào)，學(xué)生定能說出許多的動(dòng)植物分類方法，會(huì)更積極主動(dòng)地參與探究活動(dòng)，學(xué)習(xí)興趣會(huì)更濃烈，教學(xué)效果也會(huì)更好。因此，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)過程中，對學(xué)生知識無法感知、教師難以用語言描述的一些內(nèi)容，可以利用多媒體的形式教學(xué)，既可調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，拓展學(xué)生的知識面，又能吸引學(xué)生的興趣，提高課堂教學(xué)效率。

二、運(yùn)用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，突破教學(xué)重難點(diǎn)