Badanie własności magnetycznych

Kierownik: Anna Wojas, awojas@agh.edu.pl, tel. 12 617 23 58

Aparatura:

Kappametr KT-6 (AGICO – Advanced Geoscience Instruments Company, Republika Czeska), miernik podatności magnetycznej MS2 z czujnikami MS2B i MS2C (Bartington Instruments, Wielka Brytania)

Parametry:

podatność magnetyczna niskoczęstotliwościowa, podatność magnetyczna wysokoczęstotliwościowa, częstotliwościowa zależność podatności magnetycznej, masowa podatność magnetyczna, anizotropia podatności magnetycznej (m.in. magnetyczna lineacja, magnetyczna foliacja, parametr kształtu elipsoidy anizotropii podatności magnetycznej)

Opis:

Kappametr jest powszechnie stosowanym przyrządem do pomiarów podatności magnetycznej skał. Rolę czujnika spełnia tu termicznie stabilny oscylator i cewka indukcyjna, która wpływa na częstotliwość oscylatora. W sytuacji, gdy w pobliżu cewki nie ma ciał mających właściwości magnetyczne, częstotliwość oscylatora zależy jedynie od przenikalności magnetycznej powietrza μ₀. Jeśli w pobliżu cewki znajdzie się próbka mająca właściwości magnetyczne, to przenikalność magnetyczna tej próbki moduluje częstotliwość oscylacji. W przyrządzie dokonywana jest własna kalibracja częstotliwości oscylacji, która konwertowana jest do podatności magnetycznej i obliczana przez mikrokomputer znajdujący się wewnątrz przyrządu.

Ze względu na to, że temperatura również wpływa na poprawność pomiaru przed przyłożeniem czujnika do skały i wykonaniem właściwego pomiaru, dokonuje się go w powietrzu poza próbką.

Czułość kappametru KT-6 produkcji firmy AGICO sięga rzędu 1∙10^-5. Przyrząd ten jest zasilany standardową baterią o mocy 9 V, zapewniającą działanie urządzenia do 150 h. Przyrząd dysponuje pamięcią pozwalającą przechować 120 odczytów podatności. Odczyty te mogą być przekazywane przez łącze RS232 do komputera. Głębokość penetracji skały tym przyrządem sięga 20 mm. Częstotliwość operacyjna wynosi 10 kHz, zakres pomiarów (0-999)∙10^-3. Przyrząd może działać w przedziale temperatur od -10⁰C do 55⁰C

Na zasadzie działania podobnej do kappametru działa aparatura MS2 angielskiej firmy Bartington, mająca szerokie zastosowanie w badaniach stanu środowiska naturalnego, archeologii, kartowaniu geologicznym, mineralogii, w geofizyce otworowej itd.

System firmy Bartington służy do pomiaru podatności magnetycznej próbek w warunkach laboratoryjnych i in situ. Do urządzenia pomiarowego (miernika) może zostać podłączony jeden z czujników, do których należy m.in. czujnik MS2B.

Czujnik ten służy do pomiarów objętościowej podatności magnetycznej pojedynczych próbek sypkich (np. gleby) o objętości ok. 10 cm³, które wsypuje się do plastikowego pojemnika w kształcie sześcianu lub walca, a także próbek o podobnym kształcie, wyciętych z litej skały. Ten laboratoryjny czujnik daje możliwość pomiarów podatności przy dwóch różnych częstotliwościach, a mianowicie 0,465 kHz i 4,65 kHz, i w dwóch różnych zakresach pomiarowych 0,1 i 1. Dokonanie pomiaru przy dwóch różnych częstotliwościach pozwala na identyfikację w próbce ferrimagnetycznych ziaren pod względem ich pochodzenia (naturalne, antropogeniczne). Na podstawie pomiarów podatności przy niskiej częstotliwości κ_lf, a następnie przy wysokiej częstotliwości κ_hf, wyznacza się współczynnik κ_fd określający zależność podatności magnetycznej od częstotliwości. Wielkość κ_fd, zdefiniowana jako częstotliwościowa zależność podatności magnetycznej, obliczana jest według wzoru (Dearing, 1994):

Przyjmuje się, że wartości κ_fd powyżej 5% wskazują na obecność w glebie superparamagnetyków, które są cząstkami magnetycznymi pochodzenia naturalnego.

Rozdzielczość pomiarów dokonywanych za pomocą czujnika MS2B wynosi 2∙10^-6. Wykorzystując ten czujnik i posługując się odpowiednim programem (AMS-BAR), można określać anizotropię magnetyczną próbek.