环境磁场测量仪

磁性测量是指对磁场和磁性材料进行测量，通过磁测量来测量其它物理量。 基本被测量包括磁通量Φ，磁感应强度B，磁场强度H，磁化强度M等。1785年，库仑发现电荷间和磁极间作用力的库仑定律和磁库仑定律，揭开了磁测量历史的序幕。1819---1820年奥斯特发现电流的磁效应以及安培等发现关于电流之间磁相互作用力的安培作用力定律，1831年法拉第发现关于变化磁通感生电动势的电磁感应定律，使人类对宏观磁现象有了全面而本质的认识，并导致1832年高斯单位制的开始形成，真正的磁测量才得以实现。由于高校的管理模式及制度，磁测量仪器大多养在“深闺”，大量科研资源潜能没有得到充分发挥。为解决这个问题并加速释放科技创新的动能，中央及各级政府在近几年来制订颁布了关于科学仪器、科研数据等科技资源的共享与平台建设文件。2021年1月22日，科技部和财政部联合发布《科技部 财政部关于开展2021年度国家科技基础条件资源调查工作的通知（国科发基〔2020〕342号）》，全国众多高校和科研院所将各种科学仪器上传共享。其中，对磁测量仪器的统计分析或可一定程度反映科研领域相关仪器的市场信息（注：本文搜集信息来源于重大科研基础设施和大型科研仪器国家网络管理平台，不统计用于生物体的磁测量仪器，不完全统计分析仅供读者参考）。不同地区（省/市）仪器分布情况本次统计，共涉及磁测量仪器的总数量为301台，涉及26省（直辖市/自治区），144家单位。其中，北京市共享磁测量仪器数量最多达83台，占比28%，涉及29所高校、研究院所和企事业单位等，北京如此高的占比主要是由于其拥有数量众多的科研院所。仪器所属学科领域分布仪器所属类型分布从仪器所属学科领域分布可以看出，磁测量仪器主要用于物理学和材料科学研究。需要注意的是，以上统计存在交叉分布的情况，即该仪器同时属于多类学科领域。结果显示，物理学和材料科学标签重合度很高。此外，地球科学领域的仪器占比也较高，达12%，排名第三，仪器其所属单位主要为地震、地质领域的科研院所。从仪器类型分布图中可以看出，磁测量仪器绝大部分被归类到了计量仪器和物性性能测试仪器。仪器所属单位性质分布那么这些仪器主要分布在哪些单位呢？统计结果表明，共享磁测量仪器主要分布于高校中，占比达61%，这一结果主要是因为共享仪器平台的仪器由高校上传所致，统计结果并不能体现出此类仪器的市场分布。此外，统计结果中的政府部门主要和海洋探测有关。磁测量仪器数量TOP8这些磁测量仪器主要品牌为Quantum Design和Lake Shore，均为美国品牌。Quantum Design公司是世界知名科学仪器制造商，其研发生产的一系列磁学测量系统及综合物性测量系统已成为全球先进的测量平台，广泛分布于世界上几乎所有材料、物理、化学、纳米等研究领域的尖端实验室。Lake Shore公司成立于1968年，位于美国俄亥俄州哥伦布市，是低温与磁场科研设备的国际领导者。主要产品包括：振动样品磁强计、低温真空探针台、霍尔效应测量系统、低温控温仪、低温传感器、高斯计、磁通计等。可以看出，目前我国高校院所的磁测量仪器仍以进口为主，国外品牌占主流。本次共享磁测量仪器盘点，涉及Quantum Design、Lake Shore、AGICO、Brockhaus、Oxford、2G、Durham、Marine Magnetics、MicroSence、ADE、中国计量技术开发总公司、Evico Magnetics、理研电子株式会社、Cryogenic、Princeton Measurements Corporation、安捷伦、岩崎通信机株式会社、NSG等七十多家厂商，呈现出二超多强局面。

太空对接不易，入地连通更难。工程技术研究院具有完全自主知识产权的MGD磁导向钻井技术，利用井下探管实时检测人工磁场或井下落鱼的磁场分布特征，将测量的微弱磁信号采集、处理，利用定位算法模型及工程解释软件，给出钻头与目标靶点的相对距离、相对方位和相对井斜。在明确相对位置关系后，调整井眼轨迹走向，最终实现井眼空间位置的“厘米级”高精度导航。定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一。它是应用特殊井下工具、测量仪器和工艺技术有效控制地下井眼轨迹，使钻头沿着特定方向钻达预定目标的常规钻井工艺技术。随着全球油气田开发的深入推进，通过复杂井型建立油气通道，已成为提高单井产量、提高采收率、降低综合成本的重要技术手段之一，尤其是在煤炭地下气化、超稠油开采、中低熟页岩油原位开发等需要精确定位邻井位置的情况下，最终以U型井、平行井、小井距水平井簇、立体井网等复杂井型完钻，解决其高精度“测、定、导”一体化关键技术难题。该技术起源于美国，最初是为了实现对井喷失控井进行压井作业而开发的一项技术，后又衍生出有源和无源两大类型多种型号的精确磁导向技术与配套工具。近年来，MGD磁导向钻井技术被规模化应用，源于该技术具备以下几个方面优势。精准对接是建设U型“地下锅炉”的基础。U型井是由一口水平井与直井连通构成的井组，在煤层气开采中可实现水平井排水和直井采气；在煤炭地下气化中可实现可控后退式点火；在地热开发中可实现取热不取水。与压裂、射孔相比，井眼对接是最直接、有效的连通方式。精密平行是搭建水平井“地下炼厂”的关键。平行井是由2口以上相互平行的水平井构成的井组，在超稠油SAGD开发中，可降黏提采50%以上；在低熟页岩油原位转化中，有希望动用潜力巨大的页岩油资源；与常规水平井相比，水平段间距的精密度提高了99.7%（千米水平段井间误差由10米左右降至0.3米以内）。精确导钻是敷设非开挖“地下管网”的前提。非开挖是在入土和出土小面积开挖情况下，敷设、更换和修复各种地下管线的施工新技术，不会破坏绿地、植被、建筑物，不会影响居民的正常生活和工作秩序。与传统开挖施工相比，施工速度可提高60%，综合成本可降低40%，入土和出土点偏差±1米。老井精细处置是保障“地下粮仓”密封完整的核心。救援井是在发生井下复杂、通道丢失时通过伴行跟踪实现目标井重入的一种技术，尤其适用于解决精细处置储气库疑难老井封堵、老油田涌水冒油、井喷失控等问题，筑牢油气安全环保第二道防线。MGD磁导向钻井技术已在储气库、地热、稠油等六大领域实现了规模化工业应用，累计推广了近500口井，创造直接和间接经济效益数十亿元。该技术解决了储气库复杂老井“封天窗”技术难题，使老井封堵作业成本下降90%，并为国内首座海上储气库冀东油田南堡1号储气库、辽河储气库群等重大工程提供了支撑利器。2023年，该技术支撑了中国石油深层U型地热井、国防管道铺设、重大塌陷救援等10余个重点项目，创造了2810米最深储层千米对接、2520米非开挖穿越等13项国内纪录。“十四五”期间，该技术有望在中低熟页岩油原位开发、煤炭地下气化、老油田提高采收率、干热岩开发等多个领域实现推广应用，助力构建“地下炼厂”“地下锅炉”等新能源开发新模式。面向未来，MGD磁导向钻井技术将接续研发，实现提档升级，推动磁导向技术与工具向着谱系化、自动化、信息化方向发展，具备万米深井井喷救援能力，并积极开拓丛式井网防碰、疑难复杂老井一体化处置、大埋深定向钻等新领域新业务，为超深层油气资源勘探开发、干热岩采热储能耦合开采等国家战略性新兴产业及未来产业提供关键核心技术支撑。（本文作者系工程技术研究院非常规油气工程研究所副所长、正高级工程师）

环境氡测量仪PRn700仪器符合新标准GB 50325-2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》少量抽气—静电收集-射线探测器法GB/T 14582-93《环境空气中氡的标准测量方法》 T/CECS 569-2019《建筑室内空气中氡检测方法标准》的测量原理和要求。环境氡测量仪PRn700采用泵吸-静电收集-半导体传感器-α能谱分析法氡测量仪。基于Android4.4系统全触控操作，用于空气、土壤、氡析出率等氡活度定量测量。应用领域环境空气、土壤、水等氡体积活度及土壤、建材等表面氡析出率的测量。可用于环境监测、地质找矿、辐射防护、核事故监测、辐射剂量评价、地震预报及教学等。仪器特点精致、轻巧 、便携： 外型尺寸（275x220x167）mm，重量2.5kg。先进、准确、可靠：PRn700环境氡测量仪为静电收集-半导体传感器-α能谱分析法氡测量仪。通过泵吸将被测量气体（空气）吸入静电收集室内，在静电收集室内通过高压电场将222Rn的一代衰变产物RaA（218Po)吸附于半导体α射线传感器的表面（阴极），通过能谱分析，测量RaA的α粒子线计数率，定量测量222Rn的体积活度。采用用222Rn的短半衰期子体（218Po半衰期为3分钟）的α粒子的能谱测量，可能有效解决土壤氡测量过程中钍射气干扰，同时，由于被测量的子体半衰期短，在进行高活度（例如土壤氡）测量时，探测器能的较短时间内（典型条件下小于30分钟）恢复到低本底状态。内置气候传感器，可精确测量静电室内气体温度、温度、大气压强，用于指示干燥器状态，气体体积修正及温度-吸附率修正。智能、易用：PRn700环境氡测量仪采用基于ARM处理器与Android4.4系统的智能触控平台完成数据获取、处理、显示打印等，这使得PRn700系列智能环境氡测量仪具有图像、声音、有线\无线网络、触控感应等多种直观友好的人机交互模式。基于ARM处理器与Android4.4操作系统构成的计算机平台拥有强大的数据处理能力，WIFI、蓝牙、USB(HOST\DEVICE模式)、RJ45、RS232等丰富的数据连接模式，支持用户更新软件。智能背光、无任务自动关机、关键操作确认等符合主流智能触控设备操作模式的软件设计，产品易操控，使用者经过短时简单的摸索即可正确操作作用本设备。手持式蓝牙打印机，自粘贴式报告标签。一键打印，一撕一粘即可完成数据的保存 。主机即可为打印机提供充电服务，免去野外打印机无处充电的尴尬！配套、功能齐全配备有各种专业附件，用于土壤、建材、水等氡活度测量。成熟可靠的技术方案、高度集成化的平台、成熟的软件环境，因此、设备结构紧凑性能更可靠。技术指标1. 静电室：容积700ml，静电场高压2500～3000V 2. 探测器：半导体平面硅探测器，有效探测器面积572mm2；α粒子能量测量范围为0～10（MeV），能量分辨率37KeV(FWHM)；3. 本底计数率：≤0.01cpm ；4. 探测灵敏度：0.2 cpm /pCi/L；5. 探测下限：≤3.7Bq/m3；6. 测量范围：0.1～25000pCi/L （3.7Bq/m3～925000Bq/m3）；7. 测量不确定度：≤10%（k = 2）； 测量范围：空气氡： （3.7～10000）Bq/ m3；土壤氡： （300～300000）Bq/ m3；水中氡： （0.003～100.00）Bq/L；氡析出率：（0.001～10.000）Bq/[m2• s] ；8. 体积活度响应年偏移量：≤±20%；9. 相对固有误差：≤±20%；10. 电 源：锂离子充电池：11.1V、5400mA/h。充电器输入：AC（110～240）V、输出：12.6V/2A； 11. 工作环境温度：（5～40）℃ 湿度：≤90%RH；12. 显 示 器：5.5寸5点电容触控液晶显示屏； 13. 取气方式：主动泵吸式 ，泵气速率：2L/min（无真空负载）；14. 测量时间（典型条件下）：空 气 氡：120min 、土 壤 氡：17min 、氡析出率：300 min （不含集气收集时间）；15. 尺 寸： （330 × 210 × 170）mm ；16. 重 量：2.5 ㎏（含设备防护箱、过滤器、充电器）；17.气候传感器：温度：测量范围（0～50℃） ，精度±0.5℃；压力：测量范围（300～1100） hPa ，精度±1.0 hPa；湿度：测量范围（0～100）%RH ，精度±3 %RH。注：上述参数仅为一般性参数，具体到某一台设备时可能会有特殊要求，请以合同或招投标文件表述为准。仪器配置1.PRn700系列智能环境氡测量仪主机一台；2.管道式干燥器一只；3.充电器一只；4.过虑器一只； 5.蓝牙热敏打印机一台（选配）；6.土壤聚气钎杆一套(打孔取气各一根)（选配）；7.氡析出率测量附件一套（选配）；8.水中氡测量附件一套（选配）；9.仪器校准证书一份；10.检验合格证一份；11.用户使用手册一份；注：上述配置为常规配置，仅供参考。根据用户需求不同配置也会不同，实际请以销售合同或投标文件为准。创新点：仪器符合：新标准：GB 50325-2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》T/CECS 569-2019《建筑室内空气中氡检测方法标准》的测量原理和要求。创新点：采用用222Rn的短半衰期子体（218Po半衰期为3分钟）的α 粒子的能谱测量，可能有效解决土壤氡测量过程中钍射气干扰，同时，由于被测量的子体半衰期短，在进行高活度（例如土壤氡）测量时，探测器能的较短时间内（典型条件下小于30分钟）恢复到低本底状态。环境氡测量仪