[发明专利]一种TMR阵列扫描式岩石磁性检测仪

说明书

本发明涉及一种TMR阵列扫描式岩石磁性检测仪，包括：样品定位系统，包括用于放置岩石标本的三维样品移动台，以及用于调节三维样品移动台位置的样品台控制器；TMR磁场检测系统，包括TMR探头阵列，以及用于驱动TMR探头阵列进行磁场检测的TMR电路；磁化退磁系统，包括套设在岩石标本外的磁化退磁线圈，以及与之连接的线圈控制电路；数据处理控制系统，与TMR电路、线圈控制电路和样品台控制器连接，用于接受用户输入并分别发送TMR扫描指令、磁化或退磁指令和样品台移动指令。本发明可以对岩石标本实现高磁测精度高空间分辨率的磁性扫描，并且其中设置了专门的磁化退磁系统，可以在不移动岩石标本的情况下进行原位磁化和退磁。

技术领域

本发明涉及磁性测量技术领域，尤其涉及一种TMR阵列扫描式岩石磁性检测仪。

背景技术

岩石中含有磁性矿物，其磁学特性在地学研究中具有重要意义。一方面，作为特殊的矿物，利用其种类、粒径以及含量信息，可以灵敏地追踪多种地质与环境过程，比如矿物的生成、运移与转化过程等(称之为环境磁学)。另一方面，磁性矿物在地磁场环境下，可以被定向排列，通过热剩磁(火山岩)以及沉积剩磁(沉积岩或者沉积物)等机制把当时的地磁场记录下来，通过测定岩石的剩磁信息，可以恢复当时地磁场的信息(称之为古地磁学)。因此，岩石的磁学性质可以被广泛地用于研究地质构造与环境演化、石油矿物勘察、地球深部动力学过程、沉积序列定年、以及考古等。

目前，磁场扫描技术正在成为岩石标本磁性测量的一个重要研究手段。古地磁学研究一般采用超导磁力仪、旋转磁力仪、振动样品磁力仪、变梯度磁力仪等测量岩石样品磁性。这些系统均测量整个岩石样品携带的剩磁，它是样品中所有磁性颗粒信息的叠加，而无法分辨与提取样品中单个磁性颗粒的信息。随着研究的深入，在实际应用中，我们需要确切地知道样品中在微米级上，磁性颗粒的空间分布以及磁性颗粒的粒径分布特征等。比如，陨石中磁性颗粒的分布模式携带着丰富的陨石演化信息；石笋和深海锰结石具有较低的沉积速率。如果能够识别微米级别上的磁性，就可以构建高精度的环境演化信息，从而极大地推动相关学科的发展，具有重要的科学意义。

为了实现这一目的，磁场扫描技术应运而生，该技术可以灵敏地测量岩石样品表面分布的磁场，并进一步计算出岩石中磁性颗粒的分布特征。通过同级叠加所有磁性颗粒携带的磁学信息，还可以统计地计算出整个样品的剩磁。但超导技术一则价格昂贵；二则受到必须配备低温系统所限，探头与样品必须隔离一部分距离降低了其空间分辨率。

TMR(Tunnel Magneto Resistance，隧道磁电阻)元件是近年来开始工业应用的新型磁电阻效应传感器，其利用的是磁性多层膜材料的隧道磁电阻效应对磁场进行感应，比之前所发现并实际应用的AMR(Anisotropic Magneto Resistance，各项异性磁电阻)元件和GMR(Giant Magneto Resistance，巨磁电阻)元件具有更大的电阻变化率。TMR元件相对于霍尔元件具有更好的温度稳定性，更高的灵敏度，更低的功耗，更好的线性度，不需要额外的聚磁环结构；相对于AMR元件具有更好的温度稳定性，更高的灵敏度，更宽的线性范围，不需要额外的set/reset线圈结构；相对于GMR元件具有更好的温度稳定性，更高的灵敏度，更低的功耗，更宽的线性范围。基于以上诸多优点，该传感器已开始逐步应用于信息技术、汽车电子、生物医学等高精技术领域。

目前，现有技术中还缺乏基于TMR来构建的岩石磁性扫描系统。并且一般的岩石磁性扫描系统也统只能测量表面的磁性，还不具有对样品进行原位磁化和退磁的功能，通常需要将样品从磁屏蔽室中取出，使用专门的磁化和退磁装置进行处理后再放回扫描系统中，难以保障处理前后扫描的岩石摆放位置一致，不利于对前后的磁性分布进行比对。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的以上一个或者多个缺陷，提供一种TMR阵列扫描式岩石磁性检测仪。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种TMR阵列扫描式岩石磁性检测仪，包括：