BGR besitzt Patent auf neuartiges Vektor-Gradientenmagnetometer

Vorbereitung des Vektor-Gradientenmagnetometers zum Einsatz an Bord des Forschungsschiffes Quelle: BGR

Die BGR hat ein neues Verfahren zur Messung räumlicher Veränderungen des Erdmagnetfeldes entwickelt und sich patentieren lassen. Im Unterschied zu bisherigen Instrumenten ist das neue seetaugliche „Vektor-Gradientenmagnetometer“ der BGR auch in der Lage, die Richtung von Erdmagnetfeldern zu bestimmen.

Damit eröffnet die vom Deutschen Patent- und Markenamt in München unter der Nummer 10 2006 059 204 geführte BGR-Erfindung in der Geomagnetik völlig neue Möglichkeiten. Für magnetische Messungen auf dem Ozean werden seit den 1960er Jahren überwiegend die sehr robusten und in der Handhabung einfachen Protonenmagnetometer genutzt. „Der Nachteil dieser Instrumente ist, dass sie zwar die Stärke des Erdmagnetfeldes messen, nicht aber seine Richtung bestimmen können. Das schafft jetzt unser neues Vektor-Gradientenmagnetometer“, so BGR-Geophysiker Dr. Udo Barckhausen, der das neue Instrument maßgeblich mitentwickelte.

Die neue Erfindung vollzog sich im mehreren Schritten. Gemeinsam mit der Berliner Firma Magson hatte die BGR vor einigen Jahren bereits mit der Entwicklung eines seetauglichen Vektormagnetometers begonnen. „Das Instrument war schon in der Lage, zusätzliche Richtungsinformation zu liefern, aus der sich eine Fülle von neuen Auswertemöglichkeiten ergaben“, erzählt Dr. Barckhausen.

Nachdem der erste Prototyp des neuen Vektormagnetometers mehrmals auf Forschungsschiffen erfolgreich eingesetzt werden konnte, wurde ein weiteres Problem der Magnetfeldmessungen auf dem Ozean in Angriff genommen: Das Erdmagnetfeld unterliegt ständigen zeitlichen Änderungen, die bei den Messungen auf See von den räumlichen Änderungen nur durch Gradientenmessungen getrennt werden können. Für Protonenmagnetometer gibt es schon länger die Lösung, diese Gradienten durch gleichzeitige Messung mit mehreren Sonden zu bestimmen. „Diesen Ansatz haben wir in dem neu patentierten Verfahren auf die Vektormessungen übertragen, indem wir zwei der Vektormagnetometer-Sonden zu einem Vektor-Gradientenmagnetometer kombiniert haben“, erklärt Dr. Barckhausen das Prinzip des neuen Instruments.

Eine Sonde des Vektor-Gradientenmagnetometers vor dem Einsatz Quelle: BGR

So funktioniert die Messmethode des neuen Vektor-Gradientenmagnetometers auf See: Vom Forschungsschiff aus werden die Vektor-Magnetometersonden an einem Messkabel zu Wasser gelassen. Das insgesamt 850 Meter lange Kabel stellt den nötigen Abstand zum Forschungsschiff her, damit es – da aus Stahl gebaut – die Magnetfeldmessungen nicht stört. Gleichzeitig erfolgen über das Kabel die Stromversorgung der Sonden und die Datenübertragung auf das Schiff. Die Messungen mit dem Vektor-Gradientenmagnetometer können sowohl bei langsamer Fahrt zeitgleich mit Seismik-Messungen als auch bei schneller Fahrt in Verbindung mit Übersichtsvermessungen der Wassertiefe erfolgen.

Die Messung räumlicher Veränderungen des Erdmagnetfeldes gehört zu den geophysikalischen Methoden, die standardmäßig bei einer Vielzahl von Anwendungen von der Rohstoffsuche über die Plattentektonik bis hin zur Archäologie eingesetzt werden.

Die Messmethode: An einem Forschungsschiff werden die Vektor-Magnetometersonden durchs Wasser gezogen Quelle: BGR