[發明專利]一種基于地球場核磁共振的非侵入性遠程物質探測裝置

有效

• 申請號: 202110376231.2
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN112859185B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 劉夢怡;張俊斌
• 申請（專利權）人: 河南拉莫爾量子科技有限公司;劉夢怡;張俊斌
• 主分類號: G01V5/00
• 分類號: G01V5/00
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 賈耀淇

本發明公開了一種基于地球場核磁共振的非侵入性遠程物質探測裝置，基于核磁共振技術原理，即利用地球磁場誘發的物質磁性原子核的塞曼能級裂分和拉莫爾進動，以極低頻電磁激勵脈沖照射探測區，使得特定磁性原子核吸收特定頻率射頻所攜帶的光子能量，從低能級向高能級躍遷而產生核磁共振信號；借助信號接收裝置探測感知其核磁共振信號，進而實現對被探目標物質的定性和空間定位。本發明具有明確的科學依據和技術實現途徑，探測過程中不受被探物質的種類和物理形態的約束，也不改變被探物質的物理化學性狀，因而是一種非侵入性的遠程物質探測裝置；本發明不僅可以應用于地下礦產資源勘探，還可應用于環保、考古等相關領中域。

技術領域

本發明屬于超長波近區場物質探測技術領域，特別是涉及一種基于地球場核磁共振的非侵入性遠程物質探測裝置。

背景技術

物質遠程探測，尤其針對地下礦產的定性和定位探測，一直是國內外地質礦產勘探領域中尚未解決的關鍵技術問題。實踐表明，重、磁、電、震等傳統地球物理測量對于探索大尺度或區域性地球科學問題具有明顯優勢，但對于礦床或礦體等中小尺度目標的定性和定位探測，卻常常遇到難以克服的多解性和分辨率問題。地球物理勘查通常會在勘查區圈定出一些物探異常，但是，能否將這些異常與期望的目標鎖定要素(諸如目標物質的成分屬性、空間分布與幾何形態等)建立清晰可靠的對應關系，進而判斷被探目標的物質屬性和空間定位，是檢驗其探測有效性的主要指標。從國內外大量礦產勘探案例來看，常規物探技術很難做到這一點，因而難以滿足地質找礦工作的實際需求。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種基于地球場核磁共振的非侵入性遠程物質探測裝置，采用天然遍在的地球磁場作為近恒穩外磁場，通過高精度拉莫爾共振頻率計獲得實時物質共振頻率，以發射目標物質特定共振頻率的軟硬脈沖序列作為射頻激勵源照射探測區，誘發待測物質的磁性核能級躍遷而產生核磁共振信號，再借助帶有前置放大的偶極接收天線偵測、感知目標物的磁共振信號的空間方位和距離，進而實現目標物質的遠程空間定位和定性識別。本裝置主要用于地下礦產的定位探測，也可應用于環境監測、考古等相關物質探測領域。

為實現上述目的，本發明提出一種基于地球場核磁共振的非侵入性遠程物質探測裝置，包括：主機系統、拉莫爾頻率計算模塊、機載模塊和接收模塊；

所述主機系統又包括：主機信號源模塊、主機電源模塊、內置全向發射模塊、內置激頻模塊和外置波束模塊；

拉莫爾頻率計算模塊，用于測量實時地磁總場強度和計算被探物質的拉莫爾頻率，然后將所述地磁總場強度和所述拉莫爾頻率的數據結果呈現在液晶顯示屏并根據實際探測需求以備隨時調用；

主機信號源模塊，用于產生不同頻率、不同波形的極低頻軟硬脈沖信號，并根據實際探測需求進行信號功率放大，對信號發射負載輸出不同功率的調制電磁信號；

主機電源模塊，用于給整個主機系統進行供電；

內置全向發射模塊，用于發射全空間掃描探測的軟脈沖信號；

內置激頻模塊，用于激勵物質樣品的分子頻率并發射攜帶有所述分子頻率的波包脈沖，實現與樣品近同質的對應物質的探測；

外置波束模塊，用于目標物質的精細定位探測；

機載模塊，用于探測區的快速空中掃描探測；

接收模塊，用于核磁共振信號的接收；

所述拉莫爾頻率計算模塊的輸出端與所述主機信號源模塊的輸入端通過無線通訊連接；所述主機電源模塊的輸出端與所述主機信號源模塊的輸入端連接；所述主機信號源模塊的輸出端分別與所述內置全向發射模塊、內置激頻模塊、外置波束模塊的輸入端連接；所述機載模塊和所述接收模塊為獨立模塊，在物質探測時與所述主機系統聯合應用。

優選地，所述拉莫爾頻率計算模塊為獨立模塊，使用時與所述主機信號源模塊通過無線通訊進行信息傳輸或將其計算數據手動輸入所述主機信號源模塊；