基于钠原子共振荧光的地磁测量系统研究

发布时间：2023-02-26 01:26

　　地球上有丰富的水资源,海洋占据地球表面的71%,全世界的海洋中含有约1.413×1018kg的中等浓度电解质水溶液。海水的化学成分是复杂的,每1kg海水中有19g氯元素(以氯离子形式存在)、11g钠元素(以钠离子形式存在)、1.3g镁离子和0.9g硫元素(主要以硫酸根形式存在)。总体上可以把海水看作由0.5mol/L的NaCl与0.05mol/L的MgSO4混合成的水溶液。这些盐离子的电导很高达到2.5-6.0S/m,随洋流的运动会产生海洋磁场。对海面磁场进行监测,在地球物理测绘和水下磁异常探测等应用上都有重要意义。目前磁场测量的常规手段是将传感器置于待测位置处,将磁信号转化为电信号传输到存储器上,存储的数据要么用线缆传回进行数据处理,要么就地存储定期取回,例如舰船拖拽传感器阵列和星载磁力仪等。实体探头的放置成本高、目标明显、且受限于运载工具的本地固有磁场干扰,而就地存储数据的监测形式又涉及功耗问题。这呼唤一种海洋表面磁场的遥感测量方法和设备。针对此问题,在不采用运载工具放置实体探测器的前提下我们提出了一种海面磁场的远程测量方案:基于钠原子共振荧光的地磁测量系统。本套测磁系统属于一种B...

【文章页数】：119 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 地磁测量的研究背景
    1.2 光泵磁强计的研究现状
    1.3 钠原子共振荧光测磁系统
        1.3.1 大气钠层地磁场遥感测量方案
        1.3.2 海面地磁场远程测量方案
    1.4 论文结构与内容安排
2 全光学原子磁强计的理论基础
    2.1 超精细能级的塞曼分裂
    2.2 光泵效应产生极化原子
    2.3 极化原子与磁场的相互作用
    2.4 单光束ODMR信号
    2.5 本章小结
3 远程荧光磁共振信号的实验研究
    3.1 Rb原子气室Mz光泵磁强计
    3.2 Na原子气室共振荧光磁强计
        3.2.1 589nm共振光
        3.2.2 Na原子气室
        3.2.3 共振光稳频
        3.2.4 光调制器
        3.2.5 地磁补偿系统
        3.2.6 光学元件的选择
        3.2.7 光电探测器
        3.2.8 锁相放大器
    3.3 信号处理与分析
    3.4 本章小结
4 激光诱导生成Na原子
    4.1 海面盐雾中的固有Na原子数量
    4.2 激光诱导等离子体
        4.2.1 LIBS主动激发Na、Rb原子
        4.2.2 原子寿命的共振吸收探测法
        4.2.3 脉冲激光波长的压缩
        4.2.4 脉冲激光脉宽的压缩
        4.2.5 激光诱导等离子体中Na原子的分布
    4.3 本章小结
5 改进与展望
    5.1 数据采集与处理模块的集成
    5.2 远程发射端的集成
    5.3 远程接收端的集成
    5.4 本章小结
6 结论
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集



本文编号：3749536