MAGNETOMETRIE – princip měření

Jednou z vysoce efektivních metod geofyzikálního průzkumu je v plošná gradientová magnetometrie, vzhledem k největšímu hloubkovému dosahu a možnosti zpracování výsledků naměřených anomálií do formátu map plošného rozložení hodnot reziduálního magnetického pole (gradientu T_z).

Metoda atomové magnetometrie je založena na optickém čerpání záření excitovaného atomu vybraného prvku (například cesium). Měřenou hodnotou je hodnota totálního vektoru magnetického pole. Hodnota pole je v největší míře hodnotou totálního vektoru magnetického pole Země na dané zeměpisné souřadnici. Pole je ovlivněno geologickým prostředím a do určité míry i zájmovým objektem, obvykle však s několikrát řádově nižším projevem.

Metoda protonové magnetometrie je založena na měření doby návratu excitovaných elektronů k atomům vodíku (protonům). Elektrony jsou excitovány elektromagnetickým impulsem ve vhodné kapalině (alkohol, metanol, petrolej) a doba jejich návratu na normální orbitu je závislá na vnějším magnetickém poli.

Metoda mapuje nehomogenity v geologickém prostředí, způsobené odlišnou magnetickou susceptibilitou. Ta bývá zpravidla výsledkem umělého zásahu do přirozeného prostředí. Výskyt kovových (železných) předmětů či podzemních objektů se projeví větší či menší anomálií určitého plošného tvaru a charakteristických hodnot, u ferromagnetických předmětů s typickou oblastí záporných hodnot. Při hodnocení výsledků průzkumu tak lze předběžně stanovit charakter předmětů nebo objektů. Výraznou nevýhodou metody je značná citlivost jak na kvalitu a preciznost provádění prací, tak na okolní rušivé vlivy (elektrifikované tratě, průmyslové objekty, produktovody, elektrické vedení aj.), které mohou způsobit totální zarušení měřené plochy do značné vzdálenosti.

Pro eliminaci magnetického pole Země a regionálního geologického prostředí (případně i regionálního elektromagnetického šumu) je využíváno měření na dvou senzorech současně, což eliminuje magnetické pole Země a vliv regionální geologie, poruchy magnetického pole (magnetické bouře vlivem slunečních erupcí) a do značné míry též pulsující elektromagnetický smog v průmyslových oblastech.

Odečtením hodnot zjištěných současně na obou senzorech, nesených vertikálně s přesně definovaným rozestupem sond (zpravidla 1 m) nad anomálním předmětem, dostaneme čistý projev anomálního předmětu (za předpokladu důsledného dodržení dalších podmínek, jako např. vliv operátora a jeho vybavení) – tzv. vertikální gradient magnetického pole grad Tz. Přístroje umožňují kontinuální měření podél zvoleného profilu, s časovým krokem měření zvoleným operátorem (0,1 – 4,0 sec). To při běžné rychlosti pohybu operátora umožňuje měření v kroku cca 0,4 – 0,6 m při frekvenci 0,5 sec. Hodnoty jsou na měřený profil fixovány zápisem značek na paralelně položeném pásmu (podle náročnosti terénu po 2 až 10 m) – to eliminuje kolísání rychlosti pohybu operátora po profilu.

V současné době se zejména v pyrotechnickém průzkumu aplikují metody, založené na tzv. solenoidárním měření magnetického pole. Měřenou hodnotou je velikost elektromagnetického pole, které je závislé na okolním magnetickém poli a které vzniká mezi řídícím a měřicím solenoidem na společném jádru cívky. Metoda je sice řádově méně citlivá než výše uvedené, asi okolo 1nT, ale pro pyrotechnické účely toto zcela postačuje, navíc metoda umožňuje mnohonásobně hustší plošnou síť měření (při použití více gradientových sond na nosiči, až dvanácti, umožňuje hustotu měření až cca 30×10 cm) a běžně snímá hodnoty v řádu setin sekundy. Namísto fixace značek se používá kontinuální odometr (digitální měřič vzdálenosti) a nejnověji také GPS systém navigace a fixace měřicích bodů, který umožňuje stabilizaci měření v terénu až v řádu cm přesnosti. To usnadňuje a urychluje klasifikaci a dohledávání původce magnetické anomálie.

Tato metoda bývá kombinována s klasickými metalodetekčními metodami také v místech, kde jsou zvýšené rušivé vlivy, např. železobetonové konstrukční prvky, koleje, ocelové sloupy s hloubkovým detektorem kovů, případně v takovéto neměřitelné oblasti je nezbytný dozor pyrotechnika při provádění zemních pracích.

Metoda magnetometrického měření je poměrně progresivní a vysoce přesná pro využití nejen v pyrotechnickém průzkumu, vyžaduje jen kvalitní geodetické vytyčení a způsobilý terén zbavený pokud možno náletů a porostů pro bezpečnost a kontinuitu pohybu operátora.