Magnetômetro de Bombeamento Ótico

·        1.  Princípio Físico

            O magnetômetro de bombeamento óptico se baseia no princípio de que um átomo de metal alcalino tem seu spin não balanceado na ausência de um campo magnético externo fazendo com que os elétrons ocupem dois níveis de camadas, o nível de maior energia e o nível de menor energia, e se o elétron adquirir ou perder energia ele muda de nível.

Na presença de um campo magnético externo, cada nível de camada é subdividido em dois níveis de direção do spin, o subnível paralelo que está paralelamente à direção do campo magnético e o antiparalelo que está antiparalelamente à direção do campo magnético, sendo que há diferença de energia entre essas direções e elas não estão balanceadas. Quando os elétrons são iluminados por uma luz polarizada há somente transferência de energia para os elétrons de spins paralelos mudarem de um nível para outro e do outro para o um, mas chegará um momento em que todos os elétrons de um nível estarão em outro, onde o nível antigo estará vazio. A esse estágio chamamos de bombeamento óptico. Como não há átomos a serem transportados, o metal não absorve mais energia da luz polarizada e o metal vai se tornando transparente a medida que a luz ainda é incidida. Se o metal for submetido a uma radiação com frequência específica, o elétron será transportado para um nível correspondente a tal frequência,  e a medida que mais energia é injetada, o elétron pode pular para um outro nível que requer muita energia para ser transportado fazendo baixar a intensidade da luz polarizada.

Através do bombeamento óptico é possível se medir a freqüência específica que transporta os elétrons de um nível específico a outro para se calcular a intensidade de magnetização do campo magnético externo, e também possibilitar a amplificação do fenômeno de transição do elétron de um nível ao outro, injetando mais energia para que ele pule para outro nível que requeira tal energia e assim medindo tal diferença de energia mais sensivelmente.

Esses tipos de magnetômetros usam sempre metais alcalinos em forma gasosa.

Finalmente podemos medir o campo usando a relação:

 |H| = h f₁₂ / k

Onde

|H| →  Módulo da Intensidade de Magnetização do Campo Geomagnético

h = 6,6260693 . 10 ^-34 J.s   →  Constante de Planck

f₁₂  →  freqüência da energia usada para transferir o elétron do nível 1 ao 2

k → Constante

·   2. Sensibilidade

Os magnetômetros de bombeamento ópticos possuem a sensibilidade de leitura de até 0,01nT e leem valores de 20000 nT a 100000 nT. Medem elevados gradientes da ordem de 50000 nT/m.

· 3.  Vantagens

1.      Alta precisão para localizar diferenças sutis de susceptibilidade magnética;

2.      Dois magnetômetros podem ser usados em conjunto com para medir gradiente do campo.

· 4. Desvantagens

1.      Equipamento caro comparado aos demais;
2.      Limitado ao módulo de campo total.

        Magnetômetros de Bombeamento Óptico a vapor de potássio modelo GSMP-40 v6.0.

5. Referências

MARIA, Lúcia. LUIZ, José Gouvêia. Geofísica de Prospecção – Volume 1. Editora Universitária UFPA. 1995.

BATISTA, João. Métodos Potenciais: Magnetometria. CPRM. 1986.

<<http://www.treasurenet.com/f/index.php?PHPSESSID=f65f66cd5ae8ef67de7b21743be2a52d&topic=3327.msg17388#msg17388>>

Raphael di Carlo, bacharel em Geofísica pela Universidade Federal do Pará - Belém, Brasil. Atua na área de inversão gravimétrica aplicada à prospecção de hidrocarboneto. Possui experiência em aquisição e processamento de dados