เครื่องวัดสนามแม่เหล็กโปรตอนหรือที่รู้จักกันในชื่อเครื่องวัดสนามแม่เหล็กแบบพรีเซสชันโปรตอน (PPM) ใช้หลักการของนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ของสนามแม่เหล็กโลก (EFNMR) ในการวัดการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยมากในสนามแม่เหล็กโลกทำให้สามารถตรวจจับ วัตถุที่ มีธาตุเหล็กทั้งบนบกและในทะเล ได้

มีการใช้เทคโนโลยีนี้ในงานโบราณคดี ภาคพื้นดิน เพื่อระบุตำแหน่งของกำแพงและอาคารที่ถูกทำลาย และในทะเลเพื่อค้นหาซากเรืออับปาง บางครั้งก็ใช้สำหรับการดำน้ำเพื่อสันทนาการด้วย

เครื่องวัดสนาม แม่เหล็กแบบ PPM เคยถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการสำรวจแร่ แต่ปัจจุบันถูกแทนที่ด้วยเครื่องวัดสนามแม่เหล็กแบบ Overhauser effectและเครื่องวัดสนามแม่เหล็กแบบไอระเหยของด่าง ( ซีเซียมรูบิเดียม และโพแทสเซียม ) หรือฮีเลียม ซึ่งเก็บตัวอย่างได้เร็วกว่าและมีความไวสูงกว่า

กระแสตรงที่ไหลผ่านขดลวดโซลีนอยด์จะสร้างสนามแม่เหล็กแรงสูงรอบของเหลวที่มีไฮโดรเจน เป็นองค์ประกอบหลัก ( น้ำมันก๊าดและดีเคนเป็นที่นิยมใช้ น้ำก็สามารถใช้ได้เช่นกัน) ทำให้โปรตอนบางส่วนเรียงตัวตามสนามแม่เหล็กนั้น จากนั้นกระแสไฟฟ้าจะถูกตัด และเมื่อโปรตอนเรียงตัวใหม่ตาม สนามแม่เหล็กโดย รอบพวกมันจะหมุนวนด้วยความถี่ที่แปรผันตรงกับสนามแม่เหล็ก ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กหมุนอ่อนๆ ซึ่งจะถูกตรวจจับโดยตัวเหนี่ยวนำ (บางครั้งอาจแยกต่างหาก) ขยายสัญญาณด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ และส่งไปยังตัวนับความถี่ดิจิทัล ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเอาต์พุตจะถูกปรับขนาดและแสดงผลโดยตรงเป็นความแรงของสนาม หรือแสดงผลเป็นข้อมูลดิจิทัล

ความสัมพันธ์ระหว่างความถี่ของกระแสเหนี่ยวนำและความแรงของสนามแม่เหล็กเรียกว่าอัตราส่วนไจโรแมกเนติกของโปรตอนและมีค่าเท่ากับ 0.042576 Hz nT ⁻¹เนื่องจากความถี่การหมุนขึ้นอยู่กับค่าคงที่ของอะตอมและความแรงของสนามแม่เหล็กโดยรอบเท่านั้น ความแม่นยำของเครื่องวัดสนามแม่เหล็ก ประเภทนี้จึงสามารถ สูงถึง 1 ppm ^{[ 1 ]}

ความถี่ของสนามแม่เหล็กโลกจากการวัดด้วยเทคนิค NMR สำหรับโปรตอน มีค่าแตกต่างกันไป ตั้งแต่ประมาณ 900 เฮิรตซ์ ใกล้เส้นศูนย์สูตร ไปจนถึง 4.2 กิโลเฮิร์ตซ์ ใกล้ขั้วแม่เหล็กโลกเครื่องวัดสนามแม่เหล็กเหล่านี้มีความไวปานกลาง หากมีกำลังไฟฟ้าหลายสิบวัตต์สำหรับการปรับแนว หากทำการวัดทุกๆ หนึ่งวินาที ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของการอ่านค่าจะอยู่ในช่วง 0.01 นาโนเทสลา ถึง 0.1 นาโนเทสลา และสามารถตรวจจับความแปรผันได้ประมาณ 0.1 นาโนเทสลา

สำหรับเครื่องวัดแบบพกพาหรือสะพายหลัง อัตราการวัดค่า PPM โดยทั่วไปจะจำกัดอยู่ที่น้อยกว่าหนึ่งตัวอย่างต่อวินาที การวัดมักจะทำโดยการถือเซ็นเซอร์ไว้ในตำแหน่งคงที่ที่ระยะห่างประมาณ 10 เมตร

สาเหตุหลักของข้อผิดพลาดในการวัด ได้แก่ สิ่งเจือปนแม่เหล็กในเซ็นเซอร์ ข้อผิดพลาดในการวัดความถี่ วัสดุที่เป็นเหล็กในตัวผู้ปฏิบัติงานและเครื่องมือ รวมถึงการหมุนของเซ็นเซอร์ขณะทำการวัด

เครื่องมือแบบพกพายังมีข้อจำกัดในด้านปริมาตรของเซ็นเซอร์ (น้ำหนัก) และการใช้พลังงาน เครื่องวัดสนามแม่เหล็กแบบ PPM ทำงานได้ในสนามแม่เหล็กที่มีความชันสูงถึง 3,000 nT m ⁻¹ซึ่งเพียงพอสำหรับงานสำรวจแร่ส่วนใหญ่ สำหรับงานที่ต้องการความชันสูงกว่า เช่น การทำแผนที่ชั้นหินเหล็กและการตรวจจับวัตถุเหล็กขนาดใหญ่ เครื่องวัดสนามแม่เหล็กแบบ Overhauser สามารถรับมือได้ถึง 10,000 nT m ⁻¹และเครื่องวัดสนามแม่เหล็กแบบ Caesium สามารถรับมือได้ถึง 30,000 nT m ⁻¹

ในปี พ.ศ. 2491 Glenn A. Black และ Eli Lilly ได้ใช้เครื่องวัดสนามแม่เหล็กโปรตอนเพื่อระบุตำแหน่งและทำแผนที่ลักษณะทางโบราณคดีที่ฝังอยู่ใต้ดิน โดยอ้างอิงจากงานของMartin Aitkenและคณะที่ ห้องปฏิบัติการโบราณคดีวัดสนามแม่เหล็กของ มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด ( ^{สห ราชอาณาจักร) ซึ่งรวมถึงวัตถุเหล็กในดิน} การคงสภาพแม่เหล็กเนื่องจากความร้อนของดินเผา และความแตกต่างของความไวต่อสนามแม่เหล็กของดินที่ถูกรบกวน ในช่วงปี พ.ศ. 2504–2506 พวกเขาได้สำรวจพื้นที่มากกว่า 100,000 ตารางฟุต (9,300 ตารางเมตร) ของแหล่งโบราณคดี Angel Mounds State Historic Siteในรัฐอินเดียนาและขุดค้นพื้นที่มากกว่า 7,000 ตารางฟุต (650 ตารางเมตร⁾เพื่อจับคู่ค่าการอ่านเครื่องวัดสนามแม่เหล็กที่ผิดปกติกับลักษณะทางโบราณคดีที่ทำให้เกิดค่าเหล่านั้น นี่เป็นการใช้เครื่องวัดสนามแม่เหล็กโปรตอนอย่างเป็นระบบครั้งแรกสำหรับการวิจัยทางโบราณคดีในทวีปอเมริกาเหนือ^{[ 2 ]}

• เอ็นเอ็มอาร์