小型化SERF型原子磁强计的研制

发布时间：2023-04-28 02:48

　　碱金属原子磁强计的基本原理是利用碱金属原子在光及磁场的作用下自旋极化的相干进动测量磁场。SERF(Spin-Exchange Relaxation-Free,SERF)型原子磁强计,其理论灵敏度可达到2aT/Hz1/2。顾名思义,此种类型的原子磁强计在自旋交换碰撞中,由于快速的交换碰撞将完全消除其弛豫机制从而得到较高的灵敏度。SERF型原子磁强计应用范围广泛,可以用于基础物理学研究,同时在军事领域及生物医学领域均大有可为,可用于矿物质探测、生物弱磁场的探测等,如对人体脑磁的探测,其应用的意义及价值不言而喻。本文对小型化SERF型原子磁强计研制过程进行了介绍。SERF型原子磁强计的小型化优化处理,使得操作更加方便,设备更加便携,进一步降低了实验成本。主要工作包括:在光路搭建方面,相比于传统的双光束体系的原子磁强计,小型化的SERF型原子磁强计只将单束光引入到探头中,同时作为泵浦光与探测光;在数据采集方面,我们采用了软件程序中的虚拟锁相放大器代替了硬件锁相放大器进行数据的处理及采集;在数据处理方面,我们舍弃了传统的硬件频谱信号分析仪,而是对实验中的有效数据直接进行相关提取再进行后处理,减少...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超导量子干涉仪磁强计
    1.3 磁通门磁强计
    1.4 质子旋进磁强计
    1.5 小型化光泵浦磁强计
    1.6 本章小结
第二章 原子磁强计基本理论
    2.1 传统型与SERF型原子磁强计
    2.2 原子的吸收线型
    2.3 光的泵浦
    2.4 自旋弛豫
    2.5 自旋交换碰撞与SERF机制
        2.5.1 自旋交换碰撞
        2.5.2 SERF机制
    2.6 磁场调制型SERF原子磁强计
        2.6.1 布洛赫方程
        2.6.2 磁强计响应
    2.7 本章小结
第三章 小型化原子磁强计实验装置
    3.1 光路模块
        3.1.1 探头外部光路
        3.1.2 探头内部光路
        3.1.3 激光频率优化与光斑测量
    3.2 电路模块
        3.2.1 三轴磁场反馈电路
        3.2.2 温控电路
        3.2.3 数据采集电路
    3.3 数据采集模块
    3.4 整体结构
    3.5 本章小结
第四章 测量结果及分析
    4.1 吸收信号与色散信号
    4.2 噪声谱及灵敏度分析
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
致谢



本文编号：3803585