[发明专利]一种基于地球场核磁共振的非侵入性远程物质探测装置

说明书

本发明公开了一种基于地球场核磁共振的非侵入性远程物质探测装置，基于核磁共振技术原理，即利用地球磁场诱发的物质磁性原子核的塞曼能级裂分和拉莫尔进动，以极低频电磁激励脉冲照射探测区，使得特定磁性原子核吸收特定频率射频所携带的光子能量，从低能级向高能级跃迁而产生核磁共振信号；借助信号接收装置探测感知其核磁共振信号，进而实现对被探目标物质的定性和空间定位。本发明具有明确的科学依据和技术实现途径，探测过程中不受被探物质的种类和物理形态的约束，也不改变被探物质的物理化学性状，因而是一种非侵入性的远程物质探测装置；本发明不仅可以应用于地下矿产资源勘探，还可应用于环保、考古等相关领中域。

技术领域

本发明属于超长波近区场物质探测技术领域，特别是涉及一种基于地球场核磁共振的非侵入性远程物质探测装置。

背景技术

物质远程探测，尤其针对地下矿产的定性和定位探测，一直是国内外地质矿产勘探领域中尚未解决的关键技术问题。实践表明，重、磁、电、震等传统地球物理测量对于探索大尺度或区域性地球科学问题具有明显优势，但对于矿床或矿体等中小尺度目标的定性和定位探测，却常常遇到难以克服的多解性和分辨率问题。地球物理勘查通常会在勘查区圈定出一些物探异常，但是，能否将这些异常与期望的目标锁定要素(诸如目标物质的成分属性、空间分布与几何形态等)建立清晰可靠的对应关系，进而判断被探目标的物质属性和空间定位，是检验其探测有效性的主要指标。从国内外大量矿产勘探案例来看，常规物探技术很难做到这一点，因而难以满足地质找矿工作的实际需求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于地球场核磁共振的非侵入性远程物质探测装置，采用天然遍在的地球磁场作为近恒稳外磁场，通过高精度拉莫尔共振频率计获得实时物质共振频率，以发射目标物质特定共振频率的软硬脉冲序列作为射频激励源照射探测区，诱发待测物质的磁性核能级跃迁而产生核磁共振信号，再借助带有前置放大的偶极接收天线侦测、感知目标物的磁共振信号的空间方位和距离，进而实现目标物质的远程空间定位和定性识别。本装置主要用于地下矿产的定位探测，也可应用于环境监测、考古等相关物质探测领域。

为实现上述目的，本发明提出一种基于地球场核磁共振的非侵入性远程物质探测装置，包括：主机系统、拉莫尔频率计算模块、机载模块和接收模块；

所述主机系统又包括：主机信号源模块、主机电源模块、内置全向发射模块、内置激频模块和外置波束模块；

拉莫尔频率计算模块，用于测量实时地磁总场强度和计算被探物质的拉莫尔频率，然后将所述地磁总场强度和所述拉莫尔频率的数据结果呈现在液晶显示屏并根据实际探测需求以备随时调用；

主机信号源模块，用于产生不同频率、不同波形的极低频软硬脉冲信号，并根据实际探测需求进行信号功率放大，对信号发射负载输出不同功率的调制电磁信号；

主机电源模块，用于给整个主机系统进行供电；

内置全向发射模块，用于发射全空间扫描探测的软脉冲信号；

内置激频模块，用于激励物质样品的分子频率并发射携带有所述分子频率的波包脉冲，实现与样品近同质的对应物质的探测；

外置波束模块，用于目标物质的精细定位探测；

机载模块，用于探测区的快速空中扫描探测；

接收模块，用于核磁共振信号的接收；

所述拉莫尔频率计算模块的输出端与所述主机信号源模块的输入端通过无线通讯连接；所述主机电源模块的输出端与所述主机信号源模块的输入端连接；所述主机信号源模块的输出端分别与所述内置全向发射模块、内置激频模块、外置波束模块的输入端连接；所述机载模块和所述接收模块为独立模块，在物质探测时与所述主机系统联合应用。

优选地，所述拉莫尔频率计算模块为独立模块，使用时与所述主机信号源模块通过无线通讯进行信息传输或将其计算数据手动输入所述主机信号源模块；