Cäsium-Magnetometer

[BOBO]

Magnetfeldmessungen werden mit Magnetometern durchgeführt. Die in der Vergangenheit viel benutzten mechanischen Magnetometer (Feldwaagen, Torsionsmagnetometer) sind von elektronisch oder atomphysikalisch arbeiten Systemen abgelöst worden: Saturationskern-M. (Fluxgate-M.; "Förster-Sonden"), Protonenpräzessions-M. (kurz auch: Protonen-M.), optisch pumpende M. (z.B. Cäsium-M.).
Quelle: www.geophysik.de

Kann einer mir mal in kurzen Zügen näher ein sog. Cäsium-Magnetometer erklären.
"Optisch pumpende M." = Da ich mich nebenbei beruflich, als auch privat mit dem Bau von Lasern beschäftige und auch schon erfolgreich div. Gas- und Festkörper-Laser aufgebaut habe, würde mich dieses Spektrum der Ortung natürlich auch interessieren.

Wer kann genaueres zu o.g. Magnetometern mitteilen?

[Rabbit]

Zitat von BOBO

Kann einer mir mal in kurzen Zügen näher ein sog. Cäsium-Magnetometer erklären.

Hallo Bobo,

die meisten Details habe ich schon wieder vergessen, aber folgendes kann ich dir noch sagen.

Zum Messverfahren des Cäsium-M. gehört, dass Cäsiumgas zunächst angeregt (vermutlich optisch) und danach wieder abgeregt (mittels eines elektrischen Feldes mit veränderlicher Frequenz) wird. Der Zustandsübergang des Gases ist an einer entstehenden bzw. vergehenden Trübung des Gases kenntlich. Diese Trübung wird durch eine Fotozelle detektiert.

Das Messprinzip beruht darauf, dass die Feldfrequenz, die zur Abregung führt, eine Funktion der magnetischen Feldstärke, d.h. der Stärke des umgebenden Erdmagnetfeldes ist. Diese kann so gemessen werden.

Cäsium-M. sind die genauesten, aber auch teuersten Magnetometer. Nur eine archäologische Institution in Deutschland setzt regelmäßig ein solches Gerät ein, die Magnetikabteilung des bayerischen Landesamtes für Dernkmalpflege in München unter Dr. Becker.

Viele Grüße
Rabbit

[BOBO]

@Rabbit
Danke für die Antwort und vielleicht kann ich auch mal H. Dr. Becker kontaktieren. Das klinkt ja vielversprechend, aber auch wahnsinnig aufwenig im Aufbau. Sollte aber zu lösen sein.

[Rabbit]

Hallo Bobo,

Dr. Becker hat viel publiziert. Aber natürlich ist er Anwender und nicht etwa Konstrukteur der Geräte. Er benutzt (oder zumindest benutzte) ein Gerät der Firma Scintrex.

Magnetometer sind tatsächlich wesentlich aufwendiger und vom physikalischen Hintergrund viel anspruchsvoller als die andere, praktische bedeutsame archäologische Prospektionsmethode Erdwiderstandsmessung oder die VLF Detektoren.

Magnetometer basieren auf der (Atom-)physik des 20. Jhd. während die anderen Messmethoden ihrem Prinzip (nicht der heutigen technischen Umsetzung!) nach schon dem seligen Faraday bekannt waren.

Nach meiner unmaßgeblichen Meinung ist es sinnlos zu versuchen ein Magnetometer selber zu bauen. Es sei denn, du bist ein gelangweilter Millionär und dein Interesse gilt dem Bau und nicht der Benutzung. Natürlich kannst du die Einzelteile kaufen und versuchen das Ganze abzustimmen. Aber kaufen ist sicher viel ökonomischer. Man baut sich auch nicht sein Auto selber.

Für archäologische Zwecke einsetzbare (= hochempfindliche) Magnetometer einer renommierten Firma gibt es schon in der Preisklasse um 15000 Euro. Nicht Cäsium-, sondern Fluxgate-M.. Diese haben sich aufgrund des besseren Preis/Leistungsverhältnisses den größeren Marktanteil erworben.

Diese hochempfindlichen Geräte sind nicht mit den Geräte der 1000 Euro Klasse vergleichbar, mit denen man zwar gut große Eisenteile orten kann, deren Empfindlichkeit aber für die Klärung archäologischer Fragestellungen (z.B. das Auffinden von Pfostenlöchern) völlig unzureichend ist.

Wenn du willst, kann ich dir auch Literatur empfehlen.

Viele Grüße
Rabbit

[BOBO]

Ja, würde mich interessieren. Mit dem Gradiometer bin ich aber auch ganz zufrieden. Und das Gradiometer ist auch sozusagen ein Fluxgate

[Rabbit]

Literatur:

1) Eine leicht lesbare Einführung in die Prospektion für Archäologen. Geschrieben als Magisterarbeit von Benno Zickgraf, der danach die Firma PZP (Posselt und Zickgraf Prospektionen) gründete, die zu den bekanntesten Prospektionsfirmen in Deutschland zählt. Das Werk enthält auch ein Beschreibung der verschiedenen Magnetometerspielarten. Besonders gut haben mir hier zahlreiche kommentierte Grauwertbilder aus realen Prospektionen gefallen. Sie zeigen deutlich, wie sehr es auf die Kunst der Interpretation ankommt.

Geomagnetische und geoelektrische Prospektion in der Archäologie
Systematik - Geschichte - Anwendung
Benno Zickgraf
1999
221 S. : Ill., graph. Darst., Kt.


2) Eine Darstellung für den Naturwissenschaftler, Ingenieur, Mathematiker. Der Autor ist einer jener seltenen Mehrfachbegabungen. Er hält Doktortitel sowohl auf archäologischen als auch auf technisch-physikalischen Gebiet. Wer gerne Gleichungen ließt ist hier richtig. Ein Standardwerk und das mathematisch wohl anspruchsvollste dieses Büchergenres.

Archaeological prospecting and remote sensing
Von Scollar
1990
674 S.

Viele Grüße
Rabbit

[feuerstein]

Hi BOBO,

alle Achtung, an was Du da so alles daheim bastelst... Was für Lasersysteme hast Du denn so selbst aufgebaut? Würde mich da auch gerne mal dran wagen. Gibt's da was einfaches für den Einsteiger?
Aber ich glaube was Du wirklich als Herausforderung zum selber bauen für die Magnetfeldmessung brauchst, ist ein SQUID:

http://de.wikipedia.org/wiki/SQUID

besser als auch noch einzelne magnetische Flussquanten aufzulösen braucht man wohl nicht. Wie sieht's aus?

Gruss,
Feuerstein.

[BOBO]

Danke für die Link´s.

Ich habe mir einen Stickstofflaser selbst gebaut. Außerdem noch einen Festkörperlaser mit KTP-Kristall. Eine komplette optische Bank für eine Showlaseranlage. Auch einen Argon - hat sogar gezündet, aber nicht gelasert. Desweiteren spiele ich mit HeNe´s.
Dann noch einen Farbstofflaser. Leider mußte ich alle aus finanziellen Gründen abgeben.

Zum Glück darf ich aber mit Nd:YAG-Laser von 3-4 kW auf der Arbeit spielen.

Wenn Du an Eigenbau und Forschungsprojekte interessiert bist, dann schau mal folgende beide Links an.
Vor dem Bau solltest Du Dich aber mit den Vorschriften vertraut machen. Da geht einiges ab. Ist nicht mit einem Laserpointer zu vergleichen.
z.B. Ein 100 mW-Argon auf ein Blatt Papier gestrahlst. Wenn Du in den Auftrefffleck schaust, kann es schon negativ für Deine Augen ausgehen.

Einen guten Tip noch. Wenn Du nach Laserspielsachen suchen solltest, dann gehe auf ebay.com
Im Laserfreak.net findest Du aber auch einige Leute, die Dir in den Einstieg helfen. Nebenbei solltest Du Dir noch ein paar Bücher über die Physik besorgen.

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Die beste Seite im Netz, mit der eigentlich alle Laseristen arbeiten:

Sam's Laser FAQ

[BOBO]

Hat nicht jemand noch einen guten Link? Werde einfach nicht fündig im WWW. Suche immer noch Funktionsdiagramme, Skizzen, Patente, etc. Alles, was mit dem Cäsium-Magnetometer in Verbindung steht.