Техника - молодёжи 1984-07, страница 17

вания воспринятых слабых сигналов. И в-третьих, нельзя было обойтись без защитного экрана от земного магнитного поля и технических электромагнитных помех. (В современной Международной системе единиц напряженность магнитного поля измеряется в теслах (Т), магнитное поле мозга составляет примерно 2 Ж10—¹² Т).

Начальное решение первой проблемы сегодня (можно назвать «лобовой атакой». Из школьного курса физики известно, что магнитное поле, изменяясь, наводит электрический ток в витке провода, а величина этого тока эависят от интенсивности поля и от числа витков, используемых для его регистрации. Поскольку интенсивность биомагнитного ноля очень мала, чувствительность датчика можно было повысить 1за счет увеличения числа витков. Исходя из такого простого рассуждения, советские и американские исследователи независимо друг от друга сумели в начале 60-х годов впервые зарегистрировать магнитное поле сердца человека, используя катушки, число витков в которых достигало миллиона. Но ото был предел возможностей Датчиков такого рода; они не могли воспринимать более слабые, а также стационарные, то есть неизменяющиеся и тем самым не индуцирующие ток в катушке, магнитные поля, которые возникают, например, при повреждении сердца. Нужны были другие идеи.

Помощь' пришла с неожиданной стороны. Работая в области криогенной техники со сверхпроводящими материалами, английский ученый В. Д. Джозефсон обнаружил, что между двумя сверхпроводниками, разделенными тонким слоем диэлектрика, возникает электрический ток, параметры которого в значительной степени зависят от окружающего магнитного поля. Этот принцип позволял регистрировать очень слабые как переменные, так и постоянные магнитные поля, а прибор, работающий на этом принципе, получил название СКВИД — сверхпроводящий квантовый интерференционный датчик. При всех своих достоинствах СКВИДы довольно дорогие приборы: они сложны и требуют регулярной заливки дефицитным жидким гелием. Обойтись без него позволяют квантовые магнитометры с оптической накачкой (МОН), теоретическими и практическими разработками которых успешно занимаются советские ученые. .Сотрудниками Института земного магнетизма, ионосферы и .распространения радиоволн АН СССР (ИЗМИРАН) А. Н. Козловым и С. Е. Синельниковой, например, не

сколько лет назад был создан МОН, в датчике которого использовались пары щелочного металла цезия.

Так было преодолено первое препятствие. Что ,же касается проблемы создания надежной усилительной техники, то оа прошедшие годы в этой области также наметилось много путей. Но это особый разговор, требующий отдельной статьи. А вот о «взятии» третьего¹ препятствия мы поговорим подробнее.

Избавиться от влияния внешних мешающих магнитных полей можно по-разному. Опуститься, например, в глубокую шахту и там регистрировать магнитные поля человека. Можно построить экранированную камеру с несколькими слоями из различных материалов, правда, она будет стоить очень дорого — около 1 млн. рублей.

Наиболее перспективным, с нашей точки зрения, способом избавления от помех является создание и объединение двух датчиков, работающих в режиме так называемого градиентометра. При этом общие помехи аппаратурой не воспринимаются, а слабые магнитные поля от близкого источника по-разному действуют на датчики и потому регистрируются.

По внешнему виду основная часть градиентометра МОН напоминает бинокль или скорее микроскоп. Два датчика — это два параллельно расположенных стеклянных цилиндра, заполненных парами цезия. Два гибких световода доносят до них ювет специальной лампы, а два экранированных провода отводят от цилиндров порожденные в их фотодетекторах электрические сигналы. Эти сигналы меняются при действии биомагнитных полей, а усилительная и регистрирующая аппаратура такие изменения фиксирует. Градиентометр можно сравнить с микроскопом еще и потому, что он позволяет как бы разглядеть малые магнитные поля, генерируемые различными органами человека.

Располагая датчик возле сердца, можно записать магнитокардио-грамму (МКГ). Перемещая его к плечу, мы перестаем -«видеть» матитные поля сердца (они быстро уменьшаются с расстоянием), но зато можем (зарегистрировать магнитные шля, возникающие при сокращении бицепсов — снять матни-•гамиограмму (ММГ). Моргание глаз тоже не ускользнет от чуткого датчика прибора и отразится в маг-нитоокулограмме (МОГ). Наконец, датчик, расположенный около затылка, зарегистрирует магнитные поля мозга — магнитоэнцефалограм-му (МЭГ). Во всех случаях датчики

КАМЕРА

Т7771ГГ///////,

Снимается магнктоэнцефалограм-ма с помощью СКВИДа. Процедура проводится в магнитоэкранированной ком н ате.

Так выглядит «магнитная» бактерия в электронном микроскопе.

Идет регистрация магнитокардио-граммы с помощью МОНа.