Магнітометр (від греч.(грецький) magnetis — магніт і ...метр ), прилад для виміру характеристик магнітного поля і магнітних властивостей речовин (магнітних матеріалів). Залежно від визначуваної величини розрізняють прилади для виміру: напруженості поля (ерстедметри), напряму поля (інклінатори і деклінатори ), градієнта поля (градієнтометри), магнітної індукції (тесламетри), магнітного потоку (веберметри, або флюксметри ), коерцитівной сили (коерцитиметри ), магнітної проникності (мю-метри), магнітної сприйнятливості (каппа-метрі), магнітного моменту.
У вужчому сенсі М. — прилади для виміру напруженості, напряму і градієнта магнітного поля. У сучасних М. для відліку значень вимірюваної величини застосовуються наступні методи: візуальний відлік за шкалою, запис в цифровій або аналоговій формі, фотозапис, запис на магнітних стрічках, перфострічках і перфокартах. Шкали М. градуюються в одиницях напруженості магнітного поля СГС системи одиниць ( ерстед, ме, мке, гамма = 10 5 е ) і в одиницях магнітної індукції СІ ( тесла, мктл, нтл ) .
Розрізняють М. для вимірів абсолютних значень характеристик поля і відносних змін поля в просторі або в часі. Останні називаються варіометрами магнітними . М. класифікують також за умовами експлуатації (стаціонарні, на рухливих платформах і т.д.), і, нарешті, відповідно до фізичних явищ, покладених в основу їх дії (див. Магнітні виміри ).
Магнітостатичні М. засновані на вимірі механічного моменту J , приладу, що діє на індикаторний магніт, у вимірюваному полі Н ізм ; J = [ М-код, Н ізм ], де М-код — магнітний момент індикаторного магніта. Момент J в М. різної конструкції порівнюється: а) з моментом кручення кварцевої нитки (кварцеві М., що діють за цим принципом, і універсальні магнітні варіометри на кварцевій розтяжці володіють чутливістю G ~ 1 нтл ) ; би) з моментом сили тяжіння (магнітні ваги з G ~ 10—15 нтл ) ; в) з моментом, що діє на допоміжний еталонний магніт, встановлений в певному положенні (осі індикаторного і допоміжного магнітів в положенні рівноваги перпендикулярні). У останньому випадку, визначаючи додатково період вагання допоміжного магніта в полі Н ізм , можна виміряти абсолютну величину Н ізм (абсолютний метод Гауса). Основне призначення магнітостатичних М. — вимір компонент і абсолютної величини напруженості геомагнітного поля ( мал. 1 ), градієнта поля, а також магнітних властивостей речовин.
Електричні М. засновані на порівнянні Н ізм з полем еталонного соленоїда Н = kl, де до — постійна соленоїда, визначувана з геометричних і конструктивних його параметрів, I — вимірюваний струм. Електромагнітні М. складаються з компаратора для виміру розмірів соленоїда і обмотки, теодоліта для точної орієнтації осі соленоїда по напряму вимірюваної компоненти поля, системи потенціометра для виміру струму I і чутливого датчика — індикатора рівності полів. Чутливість М. цього типа ~ 1 мке, основна сфера застосування — вимір горизонтальною і вертикальною складових геомагнітного поля.
Індукційні М. засновані на явищі електромагнітній індукції — виникненні едс(електрорушійна сила) у вимірювальній котушці при зміні проходящего крізь її контур магнітного потоку Ф . Зміна потоку D Ф в котушці може бути зв'язано: а) із зміною величини або напряму вимірюваного поля в часі (приклади — індукційні варіометри, флюксметри). Простий флюксметр (веберметр) є балістичним гальванометр, що діє в сильно переуспокоєнном режимі ( G ~ 10 -4 вб /деленіє); широко застосовуються магнітоелектричні веберметри с G ~ 10 -6 вб /деленіє, фотоелектричні веберметри з G ~ 10 -8 вб /деленіє та інші (детальніше за див.(дивися) Флюксметр ); би) з періодичною зміною положення (обертанням, ваганням) вимірювальної котушки у вимірюваному полі ( мал. 2 ); прості тесламетри з котушкою на валу синхронного двигуна володіють G ~ 10 -4 тл. В найбільш чутливих вібраційних М. G ~ 0,1—1 нтл; в) із зміною магнітного опору вимірювальної котушки, що досягається періодичною зміною магнітній проникності пермаллоєвого сердечника (він періодично намагнічується до насичення допоміжним змінним полемо збудження); ферозондові М., що діють за цим принципом, мають G ~ 0,2—1 нтл (див. Ферозонд ). Індукційні М. застосовуються для виміру земного і космічних магнітних полів, технічних полів, в магнітобіології і т.д.
Квантові М. — прилади, засновані на ядерному магнітному резонансі, електронному парамагнітному резонансі, вільною прецессиі магнітних моментів ядер або електронів в зовнішньому магнітному полі і інших квантових ефектах. Для спостереження залежності частоти w прецессиі магнітних моментів мікрочасток від напруженості Н ізм вимірюваного поля (w = g Н ізм , де g — магнітомеханічне відношення ) необхідно створити макроскопічний магнітний момент ансамблю мікрочасток (ядер або електронів). Залежно від способу створення макроскопічного магнітного моменту і методу детектування сигналу розрізняють: протонні М. (вільній прецессиі, з динамічною поляризацією і з синхронною поляризацією) резонансні М. (електронні і ядерні), М. з оптичним накачуванням та інші (детальніше за див.(дивися) в ст. Квантовий магнітометр ). Квантові М. застосовуються для виміру напруженості слабких магнітних полів (у тому числі геомагнітного і магнітного поля в космічному просторі), в геологорозвідці, в магнетохімії ( G до 10 -5 —10 -7 нтл ) . Значно меншу чутливість ( G ~ 10 -5 тл ) мають квантові М. для виміру сильних магнітних полів.
Надпровідні квантові М. засновані на квантових ефектах в надпровідниках: виштовхуванні магнітного поля з надпровідника (див. Мейснера ефект ), квантуванні магнітного потоку в надпровіднику, на залежності від Н ізм критичного струму контакту двох надпровідників (див. Джозефсона ефект ). Надпровідними М. вимірюють компоненти геомагнітного поля, вони знайшли вживання в біофізиці, магнетохімії і т.д. Чутливість надпровідних М. досягає ~ 10 -5 нтл (детальніше за див.(дивися) Надпровідні магнітометри ).
Гальваномагнітні М. засновані на явищі викривлення траєкторії електричних зарядів, рухомих в магнітному полі Н ізм , під дією Лоренца сили (див. Гальваномагнітні явища ). До цієї групи М. відносяться: М. на Холу ефекті (виникненні між гранями провідної пластинки різниці потенціалів, пропорційної протікаючому струму і Н ізм ); М. на ефекті Гауса (зміні опору провідника в поперечному магнітному поле Н ізм ); на явищі падіння анодного струму у вакуумних магнетронах і електроннопроменевих трубках (викликаного відхиленням електронів в магнітному полі) та інші. На ефекті Холу заснована дія різного роду тесламетров для виміру постійних, змінних і імпульсних магнітних полів (чутливістю 10 -4 —10 -5 тл, мал. 3 ); градієнтометрів і приладів для дослідження магнітних властивостей матеріалів. Чутливість тесламетров, що працюють на основі ефекту Гауса, досягає 10 мкв/тл; чутливість електронно-вакуумних М. ~ 30 нтл.
Для виміру напруженості і вивчення топології магнітного поля в різних середовищах знайшли вживання М., засновані на обертанні плоскості поляризації світла в магнітному полі або полі намагніченого зразка (див. Фарадея ефект, Керр ефект ), на зміні довжини намагніченого стрижня під дією прикладеного поля (див. Магнітострикція ) і ін. М. різних принципів дії і чутливості широко застосовуються в геофізику, фізику космосу, ядерній фізиці, магнетохімії, біофізиці, дефектоскопії і як елементи автоматики і засобів управління.
Літ.: Яновський Би. М., Земний магнетизм, [т. 2, 2 видавництва], Л., 1963; Чечуріна Е. Н., Прилади для виміру магнітних величин, М., 1969; Помаранч Н. М., Рижков Ст М., Ськроцкий Р. Ст, Фізичні основи квантової магнітометрії, М., 1972; Instrumenten und Massenmethoden, в книзі: Geomagnetismus und Aeronomie, Bd 2, Ст, 1960; Communications présentées an colloque international champs magnétiques faibles d’intéret géophysique et spatial, Paris, 20—23 mai 1969, «Revue de physique appliquée», 1970, t. 5 № 3.
