Μαγνητόμετρο πρωτονίου

Το μαγνητόμετρο πρωτονίου αποτελεί ένα από τα πλέον διαδεδομένα όργανα γεωφυσικής στην αρχαιολογία, καθώς παρέχει αξιόπιστη μέτρηση του μαγνητικού πεδίου της Γης και των ανωμαλιών που προκαλούνται από αρχαιολογικά κατάλοιπαClark, 1996, σ. 112.. Η μέθοδος βασίζεται στη φυσική αρχή της μαγνητικής ροπής των πρωτονίων, η οποία επηρεάζεται από το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Η τεχνολογία χρησιμοποιείται ευρέως σε μη καταστροφικές έρευνες, επιτρέποντας την ανίχνευση τοιχοποιιών, φούρνων, τάφων και μεταλλικών αντικειμένων χωρίς άμεση ανασκαφήGaffney & Gater, 2003, σ. 41..

Αρχή λειτουργίας
Η βασική αρχή λειτουργίας του μαγνητόμετρου πρωτονίων στηρίζεται στην μαγνητική ροπή των πρωτονίων που περιέχονται σε υγρά πλούσια σε υδρογόνο, όπως το νερό ή το πετρέλαιο. Όταν τα πρωτόνια εκτίθενται σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, τείνουν να ευθυγραμμιστούν με αυτό. Η εισαγωγή ενός παλμού υψηλής συχνότητας προκαλεί την εκτροπή των πρωτονίων από την αρχική τους ευθυγράμμιση. Καθώς τα πρωτόνια επιστρέφουν στην ισορροπία, εκπέμπουν μια ηλεκτρομαγνητική δόνηση (precession), η οποία καταγράφεται από το όργανο και μετατρέπεται σε ένδειξη του τοπικού μαγνητικού πεδίουConyers, 2013, σ. 22.). Η μέτρηση αυτή επιτρέπει την ανίχνευση μικρών διαφορών στη μαγνητική ένταση που οφείλονται σε αρχαιολογικές δομές ή φυσικές ανωμαλίες. 

Η βασική δομή του μαγνητομέτρου πρωτονίου συνίσταται σε μια χάλκινη συνήθως ηλεκτραγώγιμη σπείρα που  περιβάλλει έναν κύκλινδρο παραφίνης ή κηροζίνης, υλικά δηλαδή που είναι πλούσια σε πρωτόνια. Μετρήσιμο ηλεκτρικό ρεύμα εισάγεται στη σπείρα εξαιτίας της επαναδιευθέτησης των πρωτονίων της η παραφίνης, καθώς το μαγνητόμετρο περνά πάνω από εναλασσόμενο μαγνητικό πεδίο. 

Χρήση στην αρχαιολογία
Το μαγνητόμετρο πρωτονίου χρησιμοποιείται κυρίως για ευρείες αρχαιολογικές έρευνες, όπου απαιτείται γρήγορη και αξιόπιστη συλλογή δεδομένων. Ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα είναι η ακρίβεια στη μέτρηση της συνολικής έντασης του μαγνητικού πεδίου, που επιτρέπει την ανίχνευση υπολειμματικών χαρακτηριστικών του εδάφους, όπως οι πυρόπλινθοι, οι τάφοι ή τα υπολείμματα μεταλλικών αντικειμένωνKvamme, 2003, σ. 89.. Επιπλέον, λόγω της σταθερότητας και της ευκολίας χρήσης του, αποτελεί εργαλείο αναφοράς για συγκριτικές μελέτες σε διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές και τύπους εδάφουςClark, 1996, σ. 117..

Συχνά, οι μετρήσεις μαγνητομέτρου πρωτονίου συνδυάζονται με άλλες γεωφυσικές τεχνικές, όπως η ηλεκτρική αντίσταση ή τα γεωραντάρ (GPR), για τη δημιουργία πολυδιάστατων αναπαραστάσεων των υπεδάφιων δομώνBeaumont, 2002, σ. 38. Ο συνδυασμός αυτός ενισχύει την ακρίβεια της ερμηνείας και μειώνει τον κίνδυνο ψευδών ανωμαλιών λόγω φυσικών ή ανθρωπογενών παραγόντων.

Πλεονεκτήματα και περιορισμοί
Τα κύρια πλεονεκτήματα του μαγνητομέτρου πρωτονίων περιλαμβάνουν την αξιοπιστία, την ευκολία χρήσης και την ικανότητα μέτρησης μεγάλων εκτάσεων σε σχετικά σύντομο χρόνο. Είναι ανθεκτικό σε περιβαλλοντικούς παράγοντες και απαιτεί ελάχιστη συντήρηση. Ωστόσο, η μέθοδος έχει και περιορισμούς. Η αναλυτική ανάλυση είναι χαμηλότερη από αυτή των μαγνητομέτρων ατμών καισίου και το όργανο είναι λιγότερο ευαίσθητο σε πολύ μικρές ανωμαλίες (Conyers, 2013, σ. 31.). Επίσης, όπως όλες οι μαγνητικές μέθοδοι, δεν παρέχει άμεση χρονολόγηση των ευρημάτων και χρειάζεται συνδυασμό με ανασκαφικές ή άλλες επιστημονικές μεθόδους για πλήρη ερμηνεία.

Παραπομπές

Βιβλιογραφία
Beaumont, J. (2002). Archaeological prospection: Methods and applications. Tempus Publishing. ISBN 9780752425385
Clark, A. (1996). Seeing beneath the soil: Prospecting methods in archaeology (2nd ed.). Routledge. ISBN 9780415093574
Conyers, L. B. (2013). Ground-penetrating radar for archaeology (3rd ed.). AltaMira Press. ISBN 9780759126847
Gaffney, C., & Gater, J. (2003). Revealing the buried past: Geophysics for archaeologists (2nd ed.). Tempus Publishing. ISBN 9780752425835
Kvamme, K. L. (2003). Geophysical surveys as landscape archaeology. In M. S. B. Shackley (Ed.), The Cambridge companion to archaeology (pp. 85–100). Cambridge University Press. ISBN 9780521793954

Περαιτέρω ανάγνωση

 Black, G. A. and Johnston, R. B., "A Test of Magnetometry as an Aid to Archaeology", American Antiquity, Vol. 28, pp. 199–205, 1962.
 Black, G. A., Angel Site: An Archaeological Historical, and Ethnological Study, 2 vols., Indiana Historical Society, Indianapolis, 1967.
 Breiner, Sheldon, "Applications Manual for Portable Magnetometers", 1999 edition, originally published 1973.
 Johnston, R. B., "Proton Magnetometry and its Application to Archaeology: An Evaluation at Angel Site", Indiana Historical Society, Prehistory Research Series, Vol. IV, No. II, 1962.
 Smekalova T. N., Voss O., Smekalov S. L. "Magnetic Surveying in Archaeology: More than 10 years of using the Overhauser GSM-19 gradiometer", Wormianum, 2008.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι
 PyPPM: A Proton Precession Magnetometer for all!

Κατηγορία:Αρχαιολογικές μέθοδοι
Πρωτονιου
Κατηγορία:Όργανα μέτρησης