Kayalarda Manyetik minerallerin belirlenmesi Kayalar diya para ve

Kayaçlarda Manyetik minerallerin belirlenmesi Kayaçlar diya, para ve ferrimanyetik minerallerden oluşan bir topluluktur. Ferrimanyetik mineral konsantrasyonu çoğu kez %1’in altındadır. Şekil: Parlatma kesiti elde edilmiş volkanik bir kayacın mikroskopdaki görüntüsü. Köşeli şekle sahip titanyumlu mağnetitlerin görüntüsü. Bir volkanik kayaca ait ince kesit görüntüsü. Hamur maddesini oluşturan plajiyoklasların görüntüsü. Manyetik süseptibilite, κ (SI units) Bazı kayaçlara ait ortalama manyetik süseptibilite değerleri ve aralıkları 1 Sedimentary rocks 10 -1 sandstone 10 -2 10 -3 granite gabbro shale limestone dolomite Volcanic rocks 10 -4 10 -5 basalt Lowrie, 1997

Manyetik Minerallerin Belirlenmesi • Doğrudan İnceleme • Analitik Yöntem • Manyetik Ölçümler -3. 1. Eş Isıl Kalıntı Mıknatıslanma ölçümü -3. 2. Termomanyetik Ölçümler -3. 3. Histeresiz ölçümler

1. Doğrudan İnceleme (taramalı elektron mikroskop, petrografik) Titanomanyetik danesine ait (a)Taramalı elektron mikroskopda çekilmiş resim 1. 35 µm Magnetit minerallerinin magnetosom bakterilerindeelektron mikroskop ile çekilmiş görüntüsü.

2. Analitik Yöntem (X-ray difraksiyon, Mössbauer analizi) Hematit Magnetit Chiemsee sedimanlarına ait (Pan et al. , 2005); X-ray difraksiyon görüntüsü M – magnetit, mh – maghemit, Q kuvarz Alaska lös (bir çeşit toprak) örneklerinin Moesbauer spectrum analizi (Solheid, 1998)

3. Manyetik Yöntem Oda sıcaklığında manyetik Ölçümler 3. 1. Eş Isıl Kalıntı Mıknatıslanma ölçümü Oda sıcaklığında kalıntı mıknatıslanması olmayan örneklere şiddeti artan bir dış alan uygulanıp her alan uygulamasından sonra örneğin kazandığı kalıntı mıknatıslanma şiddeti ölçüldüğünde örneğin her seferinde uygulanan alan yönünde ve şiddetine bağlı olarak artan şiddette kalıntı mıknatıslanma kazandığı izlenir. Söz konusu bu mıknatıslanmaya Eş-ısıl Kalıntı Mıknatıslanma (isothermal remanent magnetization-IRM) denir. Dış alan şiddeti belirli bir değere ulaştıktan sonra dış alan değeri arttırılsa bile kazanılan EIKM şiddetinde değişme olmaz ve kazanılan mıknatıslanmaya doygun EIKM denir. EIKM ölçümleri ile mineralleri farklı koersivitelerine göre ayırmak olanaklıdır (Dunlop, 1971, 1972). Örnek içerisinde hematit gibi yüksek koersif kuvvete sahip mineraller 1500 -3500 m. T’da doygun hale getirilirken, mağnetit yaklaşık 300 m. T dış alanda doygun hale getirilmektedir. NOT: 1000 m. T(mili. Tesla)=1 T(Tesla) Şekil: Oda sıcaklığında manyetik ölçümler (EşIsıl Kalıntı Mıknatıslanma ölçümleri)

3. 1. Eş Isıl Kalıntı Mıknatıslanma ölçümü Farklı örneklere ait Eş-Isıl Kalıntı Mıknatıslanma (EIKM) yüklemesi (Evans et al. , 2002) Şekil : Mağnetit ve hematit mineralleri için teorik eş-ısıl kalıntı mıknatıslanma eğrisi (Butler, 1992).

3. 1. Eş Isıl Kalıntı Mıknatıslanma ölçümü 3. 1. 1. Mağnetik Minerallerin Tanımlanmasında Koersif kuvvet ve Unblocking sıcaklık değişkenlerinin kullanılması Eş-ısıl kalıntı mıknatıslanma ölçümleri sonucu elde edilen doygun kalıntı mıknatıslanma bileşenine adım ısısal temizleme işleminin uygulanması ile feromağnetik mineraller tanımlanabilmektedir (Heller, 1978). Bu yöntem ferromağnetik fazların ayırımı konusunda bize güvenli bilgiler sağlamaktadır. Benzer koersif kuvvete sahip mineraller genellikle farklı unblocking sıcaklığına sahiptir. Titanomanyetit ve titanomaghemit bu genel durumdan farklı olarak kalıntı mıknatıslanmaları manyetitle kıyaslanabilir, fakat bunların unblocking sıcaklıkları manyetitin curie sıcaklığıyla oda sıcaklığı arasında düşer. Tablo: Mağnetik minerallere ait maksimum koersif kuvvet ve bloklanmama sıcaklıkları (Lowrie, 1990) Bloklanmama sıcaklığı: Bir maddenin kalıcı mıknatıslanmasının büyük bir bölümünü yitirdiği sıcaklık aralığıdır. Bloklanma sıcaklığı: Bir maddenin kalıcı mıknatıslanmasının büyük bir bölümünü kazandığı sıcaklık aralığıdır. Koersif kuvvet: Bir maddenin mıknatıslanma şiddetini yok etmek için gerekli olan alan Curie sıcaklığı: Bir maddenin mıknatıslanmasını kaybettiği sıcaklık

3. 1. Eş Isıl Kalıntı Mıknatıslanma ölçümü Örnek: , Yunanistandan alınmış bir Ammonitiko Rosso tipi kayacın EIKM oluşum eğrisine bakıldığında, ancak 5 T’da doygunluğa ulaşabildiği görülmektedir. Aynı örneğin ısısal temizleme eğrisine bakıldığında, 80 o. C’de görülen düşüş örnek içerisinde az miktarda geotitin olduğunu, ve 300– 330 o. C’ de az miktarda görülen düşüş ise pirotit’in varlığını göstermektedir. 350– 400 o. C’de herhangi bir düşüşün görülmemesi örnek içerisinde maghemit veya titanomaghemitin olmadığını göstermektedir. Ayrıca Curie sıcaklığı 580 o. C olan mağnetitin de örnek içerisinde bulunmadığı, eğrinin o sıcaklık değerinde herhangi bir değişim göstermemesinden dolayı anlaşılmaktadır. EIKM eğrisinin 680 o. C’nin altında sıfıra ulaşması bize örnek içerisinde kalıntı mıknatıslanmadan sorumlu mineralin hematit (titanyumlu) olduğunu göstermektedir.

3. Manyetik Yöntem 3. 2. 1. Yüksek alan. Termomanyetik ölçümler Yüksek alan termomağnetik eğrileri mineralin mağnetik fazını ortaya koyarken ısınma süreci içerisinde meydana gelen bozuşma hakkında da bilgi vermektedir. Curie sıcaklığı, ferrimağnetik veya ferromağnetik minerallerin paramağnetik özellik gösterdikleri sıcaklıktır. Curie Sıcaklığı üzerindeki sıcaklıklarda ferromağnetik malzemelerdeki değişim enerjisi çok büyük olduğundan ısısal enerji bu değişimin üstesinden gelerek gelişigüzel bir etki yaratmakta ve malzeme içerisindeki mağnetik momentler bozularak mineraller ferromağnetik özelliklerini yitirmektedirler. Paleomağnetik çalışmalar sırasında, termo-mağnetik eğrilerden yola çıkarak mağnetik minerallerin Curie sıcaklıkları belirlenebilmektedir. Böylece, örneklerin ısısal duyarlılıkları elde edilebilmektedir. Aynı zamanda bu ölçümlerle elde edilen ısınma ve soğuma eğrilerinden mineral fazlarında meydana gelen bozuşma derecesi belirlenebilmektedir. Termomağnetik analiz sonucunda elde edilen ısınma ve soğuma eğrilerinin değerlendirilmesinde Tanjant yöntemine göre, ısınma ve soğuma eğrileri ayrı ele alınarak her bir eğrinin maksimum değişim gösterdikleri kısmın başlangıç ve bitiş noktalarına çizilen teğetin eğriyi kestiği noktadan yatay eksene inilen dik doğrunun sıcaklık eksenini kestiği nokta örneğin Curie sıcaklığını vermektedir.

500 o. C Şekil: Farklı litolojilere ait örneklerin Termomanyetik ölçüm sonuçları ve Curie Sıcaklıkları

3. 2. 1. Yüksek alan. Termomanyetik ölçümler ısınma/soğuma sırasında manyetik davranış, Curie sıcaklığı (Tc) belirlenmekte. Termomanyetik ölçümler aynı zamanda süseptibilite/sıcaklık olarak da gerçekleştirilebilir. O zaman eğrinin görüntüsü Mıknatıslanma şiddeti/sıcaklık eğrilerinin şekliden farklı bir görüntü çizmektedir. Curie sıcaklığı bu eğrilerde ani düşüşün görüldü noktada elde edilir. Süseptibilite (SI) TC ≈ 580 °C Sıcaklık (°C) Bir dayk örneğine ait sıcaklığa bağlı süseptibilite ölçümü (Smirnov and Tarduno, 2004) Termomanyetik ölçümler Mıknatıslanma şiddeti/sıcaklık ölçümü şeklinde yapılabildiği gibi, süseptibilite/sıcaklık olarak da gerçekleştirilebilir.

3. 3. Histeresiz Ölçümleri-Dane yapıları Kayaçların histeresiz eğrilerinden belirlenen histeresiz parametreleri mağnetik minerallerin domen yapıları hakkında önemli bilgiler vermektedir. Kayaçların histeresiz özelliklerinden türetilen örneğin koersif kuvveti (Hc), örneğin kalıntı mıknatıslanma kazandığı koersif kuvveti (Hcr), örneğin doygun mıknatıslanma şiddeti (Js), örneğin kazandığı kalıntı mıknatıslanma şiddeti (Jrs) ve doygun eş-ısıl kalıntı mıknatıslanma (saturation isothermal remanent magnetization-SIRM) parametreleri ile kayaç içerisindeki demir oksit minerallerinin türleri ve dane boyutu belirlenebilmektedir Manyetik davranış dane boyutları göz önüne alınarak aşağıdaki aralıklarda değerlendirilir: SPM: superparamagnetik Ferromağnetik malzeme içerisinde SD: single domain (tek domen) mıknatıslanmanın meydana geldiği PSD: pseudo-single domain (yalancı tek domen) bölgelerden her birine mağnetik MD: multidomain (çok domen) domen denilmektedir. Domenler dane çapı ve sahip oldukları koersif kuvvete göre sınıflandırılmaktadır. Bu çerçevede histeresiz parametreleri arasında Jrs/Js ve Hcr/Hc oranlarının (Day ve diğ. , 1977) Day diyagramında grafiklenmesiyle tek domen (single domain-SD), çok domen (multi domain-MD), yalancı tek domen (pseudo single domain-PSD) daneler belirlenebilmektedir (Şekil ; Day ve diğ. , 1977). Şekil : Day diyagramı, Histerizis parametreler ve Dane yapısı ilişkisi (SD=single domain, PSD=pseudo single domain, MD=multi domain, SPM=superparamagnetic).

3. 3. Histeresiz Ölçümleri-Dane yapıları Maksimum koersivite SD (single domen)-tek domenli bölge içerisinde meydana gelmektedir. Daha büyük dane boyutları (çapları) için koersivite domen miktarının artışına bağlı olarak azalmaktadır. Şekil 2. 4: Dane boyutunun koersif kuvvete göre değişimi (Dunlop & Özdemir, 1997). (SD=single domain, MD=multi domain, PSD=psedeu single domain, SPM=superparamagnetic domain).

Tek-büyük bir kristal göz önüne alacak olursak, domenler aşağıdaki sebeplere bağlı olarak oluşmaktadır: Danenin tekdüze mıknatıslandığını, böylece tek domenli olduğunu düşünelim. Böyle bir danenin yüzeyindeki yükler mıknatıslanma yaratacağından dolayı manyetik alanın da kaynağını oluşturmaktadır. Yüzeydeki yükleri bir arada tutan enerji manyetostatik enerjidir. Bu enerji uzayda dağılan alanın hacimsel olarak integraline bağlıdır. Mıknatıslanma farklı yönlerde 2 domende ayrılırsa, manyetostatik enerji de ikiye bölünür. Bu durum (+) ve (-) Yükleri birbirine daha yakın konuma getirmektedir. Ancak, domenler arasındaki geçiş bölgesinin (domen duvarı) enerjiye ihtiyacı olduğundan bu domenlere ayrılıma olayı süresiz olarak devam edemez. Sonuçta, bir danecik boyutu için dengeli sayıda domenler oluşmaktadır.

Değişim enerjisi, spinleri paralel konuma getirmeye çalışır. Eğer 180 olik rotasyon meydan gelirse değişim enerjisi küçüktür (a. ) (b)’de ise değişim enerjisi büyüktür. Bununla birlikte, duvarın içerisindeki spinler kolay eksende artık göstermediğinden, anizotropi enerjisi de (a)’da yüksek (b)’de ise düşüktür. mıknatslanma Değişim enerjisi domen duvarını mümkün olduğunca geniş olmasını sağlamaktadır. Anizotropi enerjisi ise, domen duvarını mümkün olduğunca küçük kalmasını sağlamaktadır. Domen duvarı ve değişim enerjisi arasındaki çekişmeden dolayı, domen duvarının sınırlı genişliği (100 nm) ve yüzey enerjisi vardır.

Tek domenli daneler Tekdüze mıknatıslanma gösteren tek domenli daneler (mağnetit için 0. 03 -0. 08 m hematit için 0. 03 -15 m) biri pozitif diğeri negatif olan iki kutba sahip olup, domen içerisindeki toplam mıknatıslanma da kutupların oluşmasından meydana gelen mağnetostatik enerji tarafından sağlanmaktadır. Tek domenli daneler yüksek koersif kuvvete sahip olduğundan mıknatıslanma yönünü değiştirebilmek için bu enerji dönüşümünü gerçekleştirmek güçtür. Şekil’de tek-domenli mağnetit için elde edilmiş histeresiz eğrisi verilmektedir. Histeresiz eğrisinin şekli kısmen danenin domen yapısına bağlıdır. Tek domenli malzemeler çoklu domenli malzemelerle kıyasla daha geniş histeresiz döngüsüne sahiptir. Bunun sebebi tek domenli danelerde daha yüksek koersivitenin ve mıknatıslanmasının olmasıdır. Tek domenli manyetite ait histeresiz özellikleri: Tek domenli danelerde Jrs/Js oranı anizotropiye bağlı olarak değişim göstermektedir. tek eksenli mağnetit için Jr/Js oranı 0. 5 dir. Hr değerleri her zaman Hc’den büyük olduğundan tek eksenli danelerde Hr/Hc oranı; 1 -2 arasındadır.

Çok domenli daneler için koersif kuvvet dane miktarı arttıkça azalma göstermektedir (Şekil). Böylece aslında şiddetli mıknatıslanmaya sahip mağnetik domenlerin domen duvarı içerisinde yön değiştirerek çok domenli danelere ayrılması sonucu domen içerisindeki enerji de bölünerek, herbir mağnetik domendeki mıknatıslanma doğrultusu farklı yönlere yönelerek dışa karşı yansıtılan mıknatıslanma şiddeti de düşük olacaktır. Eğer uygulanan dış alan çok zayıf ise, domen duvarları uygulanan dış alan yönünde bir mıknatıslanma kazanacak şekilde yer değiştirir ve paramağnetik maddelerin davranışını sergilerler. Uygulanan alan yeteri kadar kuvvetliyse, domen duvarları bozulur, ve mıknatıslanma doygun hale ulaşır (J=Js). Bu durumda kazanılan mıknatıslanma kalıcı olduğundan, uygulanan alan ortadan kaldırıldığı zaman domenler yeniden yapılanarak başlangıçtaki konumlarına gitmeleri yerine, başlangıçtaki yerlerine yakın minimum bir enerjiye sahip, küçük bir kalıntı mıknatıslanma taşırlar. Çok domenli ferromağnetik danelerin koersif kuvveti yalın olup, domen duvarlarınının bozulması için sadece küçük bir mağnetik alan gereklidir. Buna ek olarak, çok domenli danelerin mıknatıslanmaları zamanla azalım göstermektedir (domen duvarları kolaylıkla enerji bariyerlerini aşabilir), ve bu daneler mıknatıslanmaya ait bilgi taşımada tek domenli danelerden çok daha az etkilidir. Yalancı tek domenli (PSD) ve çok domenli (MD)manyetite ait histeresiz özellikleri: PSD MD Jr/Js 0. 1 -0. 5 <0. 1 Hr/Hc 2 -4 >4 Hc 10 -15 m. T <10 m. T Parametre

Yalancı tek domenli daneler (pseudo single domain-PSD) Büyük tek domenli daneler ile küçük çok domenli daneler arasında yer alan ve ortalama Jr/Js ve Hc değerlerinin elde edilmesiyle tanımlanan dane yapısına yalancı tek domenli daneler denilmektedir (Stacey, 1958; Butler ve Banerjee, 1975). Bu daneler bünyelerinde hematit veya mağnetiti mağnetik mineral olarak barındıran malzemelerin mıknatıslanmalarının anlaşılmasında oldukça önemli bir yer teşkil etmektedir. Mağnetit için olan PSD dane boyutu 1 -10 m arasındadır. Bu aralıktaki daneler az sayıda domen içermekte ve güçlü mağnetik momente sahip olabilmektedirler. Şekil’de dane çapına bağlı olarak koersif kuvvetin değişmesi sonucu danelerin özellikleri de değişmektedir. Maksimum koersif kuvvet tek domenli dane aralığında meydana gelmekte ve dane boyutları büyüdükçe koersif kuvvet, daneler domenlere bölününceye kadar azalmaktadır. Daha küçük daneler için (superparamağnetik) termal enerjinin etkisi koersif kuvveti tekrar düşürmektedir. Şekil 2. 4: Dane boyutunun koersif kuvvete göre değişimi (Dunlop & Özdemir, 1997). (SD=single domain, MD=multi domain, PSD=psedeu single domain, SPM=superparamagnetic domain).

KÜÇÜK DANECİKLERİN MANYETİK ÖZELLİKLERİ En az iki manyetik domen barındırabilecek kadar büyük manyetik danecikler dışında manyetik daneciklerin fiziksel boyutlarının daha da küçülmesi halinde sahip olacakları manyetik özellikler tanıtılacaktır. Kayaçlar icinde küçük manyetik danecikler iki farklı işlem sonucu oluşmuş olabilirler. (a) Kayacın oluşumu sırasında mevcut fiziksel ve kimyasal koşullar gereği manyetik danecikler gelişememiş veya büyüyememiştir. (b) Kayaç içinde önce pek çok manyetik domeni barındıracak manyetik danecikler o 1 uşmuştur. Mağmatik kayaçlar halinde bu daneciklerin kimyasal bıleşimi «titanyumlu manyetit>> ile ifade edilir. b)Titanyumlu manyetitler bir ucunda manyetit {Fe 3 O 4) diğer ucunda ulvospınel (Fe 2 Ti. O 4) yer aldığı katı eriyik serisine ait minerallerdir. Titanyumlumanyetit katı eriyik serisi minerallerin atom şebekesi içinde yer alan bazı titanyum atomları, büyük atomik yarıçapları nedeniyle, atom şebekesi içerisinde işgal ettikleri konumlarından memnun değillerdir; atom şebekesi ıçınde kendileri daha elverişli konuma kayma eğilimindedir. Bu eğilimlerını krıstal oluşumunu izleyen kısa süre içinde veya sonraları fiziksel koşulların uygun oldugu bır zamanda gerçekleştirirler ve atom şebekesi içindeki belirli düzlemler cıvarına göç ederler. Titanyum atomunun orijinal konumundan ayrılması sonucu o bölge manyetit bakımından zenginleşir. Titanyum atomunun göç ettiği bölge ulvospinel bakımından zengin hale gelir. Ulvospinel minerali oda sıcaklığında paramanyetik özelliklere sahiptir; yani kalıcı mıknatıslanma kazanamaz. Yukarıda ana çizgileri ile tanımladığımız olayın zaman içinde tekrarlanması sonucu manyetik danecik içinde manyetit bakımdan zengin hacimler ile onları birbirinden ayıran ve kalıcı mıknatıslık kazanamayan maddeden (ulvospinel) oluşmuş hacimler meydana gelir. Anlaşılacağı gibi başlangıçta pek çok manyetik domeni barındıran (manyetik domenden oluşan) manyetik danecik, içinde gelişen ulvospinel bakımından zengin kısımlar vasıtasıyla küçük hacimlere bölünmüş olur. Danecik içinde gelişen her küçük hacim, adeta bağımsız bir manyetik danecik bibidir.

KÜÇÜK DANECİKLERİN MANYETİK ÖZELLİKLERİ Laboratuvar çalışmaları oluşan küçük daneciklerin fiziksel boyutları, bazı maddeler için 20 Angström, bazı maddeler için 100 Angström kadar veya daha küçük olursa, kimyasal bileşimi manyetit olsa dahi kalıcı mıknatıslık kazanamadıklarını ortaya koymuştur. Böylesine küçük hacmi dolduran atomların termal titreşimleri, kalıcı mıknatıslık kazanabilmek için atomların manyetik momentlerini belli bir doğrultuya yönlendirmelerini ve doğrultuyu korumalarını engellemektedır. Bu tur manyetık daneciklere sahip bir kayaç çok büyük manyetik duyarlık (suseptibilite) göstermesine rağmen kalıcı mıknatıslanma kazanmayabilmektedir. Küçük danecik ister ferromanyetik ister ferrimanyetik maddeden yapılmış olsun, kalıcı mknatıslık bakımından paramanyetik maddeye has özellikler sergilediğinden “superparamanyetik danecik” adını alır. Fransız fizikçisi olan L. Neel superparamanyetik dane boyutunu hesaplamak için “rölaksasyon zamanı” adı verilen bir kavramı geliştirmiştir. Buna göre, bir daneciğe ait rölaksasyon zamanı ne kadar büyük ise dane kazandığı kalıcı mıknatıslanmayı o kadar uzun süre koruyabiliyor, kaybetmiyor demektir. Daneciğin rölaksasyon zamanının çok küçük olması onun paramanyetik madde gibi davranmasını sonuçlar. Bu tür maddelere süperparamanyetik maddeler adını verilmektedir. K: Boltzman sabitini T: sıcaklığı E: daneciğin mıknatıslanma yönünü değiştirmek için aşılması ge rekenenerji ile ilgili bir sabiti göstermektedir. E, enerji sabiti, daneciği ilgilendiren şekil anizotropisi, manyetokristalin anizotropisi, manyetostriktiv anizotropi gib içeşitli nedenlerin birine veya birkaçına bağlı olabilir.

KÜÇÜK DANECİKLERİN MANYETİK ÖZELLİKLERİ rölaksasyon bağıntısında görülen semboller yerine manyetit için bilinen değerler konulursa «V /T» nin çeşitli değerleri için hesaplanan rölaksasyon zamanları aşağıda verildiği gibidir. V/T 5. 52 x 10 -21 11. 05 x 10 -21 23. 2 x 10 -21 27. 6 x 10 -21 33. 1 x 10 -21 t 0 5. 83 x 10 -2 9. 08 3. 04 x 1010 6. 15 x 1013 1. 56 x 1020 Görüldüğü gibi V /T oranındaki çok küçük değişimler rölaksasyon zamanında çok büyük değişimleri sonuçlamaktadır. V /T oranındaki bu küçük değişimleri hacim veya sıcaklıktaki veya her iki parametredeki küçük değişimlerin sonuçlayabileceği ve böylece küçük daneciğin rölaksasyon zamanını kolayca değiştirebileceği anlaşılır. Şekil. Ferrimanyetik Danelerde dane boyutu ve zamana bağlı olarak rölaksasyon zamanının değişimi

Kazanılan kalıcı ve güçlü mıknatıslanma mağnetik temizleme sonucu yok edilebilir. Adım adım Alternatif alan veya ısısal temizleme işlemi ile kayaca ait mağnetik özellik izole edilebilir. Bu işlemler sonucunda mağnetik bilgi spinner veya Krayojenik mağnetometreler ile ölçülür.

Cryogenik Mağnetometre 4 K’de likid helyum kullanılarak, magnetometre sensörlerinin çevresinde çok soğuk iletken bir alan oluşturmaktadır. Bu kadar düşük sıcaklıkta elektrik akımları herhangi bir direnci olmaksızın hareket etmektedir. Mıknatıslanmış örnek sensörlerin bulunduğu bölgeye konulduğu zaman, örneğin sahip olduğu magnetik alan superiletken bobin içerisine bir akım göndermektedir. Bu akım ölçülebilmektedir. Cryogenic magnetometre spinner magnetometreye göre 3 -4 misli daha hassas. Ayrıca sıvı malzeme ve canlı organizmaların magnetic özellikleri de bu cihazla ölçülebilmektedir. Şekil: Cryogenic manyetometrede iki bobin sitemi, örnekler Helmholtz bobinlerinden geçmekte

Molspin Spinner Manyetometresi Spinner manyetometresi bir bobinin yakınında döndürülen numunenin manyetik alan kuvvet çizgilerinin bobinde bir alternatif akım doğuracağı esasına dayanır. İndüklenmiş alternatif akımın oluşturduğu bobin aslında aynı merkezli ve iç içe iki bobinden meydana gelmiştir. Bunlardan A bobini içte, B bobini ise dıştadır. Bobinler birbirlerine göre ters yönlerde sarılmışlardır ve birbirlerine seri olarak bağlanmışlardır. Dönmekte olan sistemin bobinde indüklediği akımın şiddetinden yararlanarak kayaca ait mıknatıslanma vektörünün bileşenlerinin şiddetlerini bulunabilmektedir. Şekil - Spinner manyetometresinin a 1 gllayıcl bobinleri ve bir eksen etrafında dönen numunenin bobin sistemine göre konumu. Şekil Molspin Spinner Manyetometresinin şematik görüntüsü

Isısal Temizleme İşlem- Sistemi (MMTD 60) Isısal temizleme işleminde ferromağnetik mineraller, Curie sıcaklığının altındaki bir sıcaklığa doğru aşama ısıtılarak sıfır mağnetik alanda oda sıcaklığına kadar soğutulmaktadır. Düşük rölaksasyon zamanına sahip tek domenli daneler kolaylıkla Vizkos kalıntı mıknatıslanma (VKM) kazanırken, büyük rölaksasyon zamanına sahip tek domenli daneler VRM’ye karşı oldukça dirençlidirler. Magnetic Measurements şirketine ait MMTD 60 ısısal temizleme cihazı otomatik programlama özelliğine sahip 60 adet örnek alma kapasiteli ısıtma ve soğutma işleminin yapıldığı 4 katlı -metal kalkan ile çevrilidir. Şekil de cihazın görüntüsü verilmektedir. İstenilen sıcaklıkta temizleme işlemi gerçekleştirebilmek için fırın üzerinde yer alan otomatik kontrol panelindeki ayarlar yapıldıktan sonra, temizleme işlemi 1– 1. 30 saat arasında sonuçlanmaktadır. Sayısal göstergelerden ısıtma işleminin hangi aşamada olduğu kontrol edilmektedir. Isısal temizleme işlemi uygulanacak pilot örnekler spinner mağnetometresinde doğal kalıntı mıknatıslanma bileşenleri ölçüldükten sonra örnek tutacağı içerisine yerleştirilip fırın içerisinde konur. İlk temizleme basamağı olarak seçilen 75 Co‘de ısıtılan fırında örnekler 30 dakika beklemeye tabi tutularak sıcaklığın nüfuz etmesi sağlanmaktadır. Daha sonra örnekler oda sıcaklığına kadar soğutulur ve sahip olduğu mıknatıslanma bileşenleri spinner mağnetometresinde tekrar ölçülür. Şekil : MMTD 60 ısısal temizleme cihazının görüntüsü.

Alternatif Alan temizleme Yöntemi AF demagnetizasyon işlemi kalıntı mıknatıslanmanın yok edilmesinde kullanılmaktadır. Alternatif mağnetik alan ile temizleme yönteminde örnek içerisindeki danecikler şiddeti giderek sıfıra doğru azalan bir mağnetik alana tabii tutulmaktadırlar. Alternafif mağnetik alanın uygulanması sonucu küçük koersif kuvvete sahip olan danecikler rastgele yönlerde bir eşısıl kalıntı mıknatıslanma kazanarak kazandıkları bu mıknatıslanmayı dışa yansıtmamaktadırlar. Her aşamada şiddeti artan mağnetik alan uygulandığından giderek artan sayıdan düşük koersif kuvvete sahip rastgele doğrultularda mıknatıslanma kazanan danecikler oluşmaktadır. Temizleme işlemin sonunda koersif kuvvet (Hc) değeri uygulanan alternatif mağnetik alanın koersif kuvvetinden (HAF) büyük olan daneler güvenilir birincil mıknatıslanma bileşeni olarak elde edilmektedir. Alternatif temizleme işleminde kullanılan mağnetik alan belirli bir şiddet değerine sahip ve zamanla genliği lineer olarak azalan bir sinüsoidal dalga şeklindedir (Şekil). Temizleme işleminde kullanılan alternatif mağnetik alan belirli bir basamakta başlayan (25 Oe) ve her ölçüm için zamanla sıfıra doğru azalan sinüsoid dalga şeklinde davranış göstermektedir. Şekil : AF temizleme işleminde sinusoidal dalganın zamanla değişimi (Collison, 1983).

Alternatif Alan temizleme sistemi

Şekil: Pulse mağnetometre cihazının görüntüsü Eş-Isıl Kalıntı Mıknatıslanma Ölçümü Mağnetit gibi ferromağnetik veya ferrimağnetik mineralleri doygunluğa ulaştıracak yeterince yüksek bir mağnetik alan uygulanırsa, mineral içerisindeki daneler uygulanan alan yönüne dizilim gösterecektir. Belli bir alan değerinde örnek içerisindeki daneler için doygun mıknatıslanma şiddeti elde edilecektir. Doygun mıknatıslanma şiddetinin elde edildiği maksimum alan (maksimum koersivite) değeri farklı mineralleri tanımlayabiliriz.

Micro. Mag Titreşimli manyetometre

Micro. Mag Titreşimli manyetometre Sistem içerisindeki bir elektromıknatıs örneğe bir manyetik moment oluşturmakta. Bu manyetik moment bir çift bobin ile alternatif gradiyen manyetik alan yaratacak şekilde salınım yapması için zorlanır. Manyetik momenti ile orantılı olan örneğin salınımı piezo kristal ile sağlanır. Bu da mekanik hareketi voltaja dönüştürmektedir.

Değişken Alan Çevirim Terazisi (Variable Field Translation Balance-VFTB) VFTB terazisi bir boyutlu harmonik bir osilatör şeklinde olup yatay şekildeki “Curieterazisi”cihazına bağlı bir elektromıknatıs, silindirik su-soğutmalı fırın, 0. 2 cm 3 ölçülerindeki örnek tutucudan meydana gelmektedir. Bu terazi, bobin içerisindeki yatay hareketin sağlanması için ince tellerle birbirine bağlanmış bir sisteminden oluşmaktadır. Şekil’de VFTB cihazının laboratuvardaki görünümü verilmektedir. Şekil: VFTB ölçüm terazisi.

• VFTB, mağnetik bir gradiyent alan içerisinde bir mağnetik moment ( ) ile pilot örneğe uygulanan kuvvet prensibine dayanmaktadır. Şekil’de bu sistem şematik olarak verilmektedir. Örnek, aletin uzun ekseni boyunca serbestçe salınım yapabileceği kuvars camından yapılmış örnek tutacağı içerisinde bulunmaktadır. Örneğe periyodik bir kuvvet oluşturulabilmesi için değişken, homogen olmayan, bir gradiyent alan uygulanmaktadır. VFTB sistemi histeresiz eğrisi ölçümleri, koersif kuvvet ölçümleri (Hc) ve EIKMoluşum eğrilerini meydana getirebilmek için kullanılmaktadır. Termomağnetik ölçümler sistemin ısıtma-soğutma özelliği nedeniyle 700°C’ye kadar yapılabilmektedir Şekil : VFTB Ölçüm sisteminin şematik gösterimi.