全光学原子磁力仪无自旋交换弛豫机制影响因子仿真与优化

发布时间：2021-07-12 19:25

　　无自旋交换弛豫（SERF）原子磁力仪因消除了自旋交换碰撞产生的磁共振线宽中自旋交换增宽成分,提升了碱金属原子之间的相干性而具有超高灵敏度,结合原位、梯度、张量测量方法,可应用于矿物勘探、地磁测绘、海洋调查等多个地球物理探测领域。目前,对原子磁力仪无自旋交换弛豫机制的影响因素、其对SERF机制的作用过程、以及其调控手段等并未出现系统有序的分析和论证。因此,本文根据不同领域的探测需求,研究通过改变施加调制磁场的形式进行单轴、双轴、三轴磁场分量解调;通过研究碱金属原子相干自旋状态,即无自旋交换弛豫机制的形成机理及外部限定条件,开发碱金属原子的实验调控和监测手段;通过仿真无自旋交换弛豫机制的外部表现特性由影响因子决定的变化过程,确定实验操作的最优条件。基于无自旋交换弛豫机制的核心重要性,本文深入研究了各种磁场形式的布洛赫方程解析解及无自旋交换弛豫机制,对碱金属原子自旋相干状态的影响因子进行仿真和优化,为构建无自旋交换弛豫原子磁力仪,并实现其超高灵敏度提供理论支撑和仿真验证。首先深入分析对应不同形式磁场的布洛赫方程解析解:简要介绍了原子磁力仪的基本原理,从碱金属原子的能级结构、光泵浦过程、宏观磁... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

无自旋交换弛豫钾原子磁力仪实验装置

无自旋交换弛豫钾原子磁梯度仪装置图

非屏蔽SERF原子磁力仪

【参考文献】：
期刊论文
[1]Bell-Bloom型SERF原子磁力仪综述[J]. 王言章,张雪,秦佳男,陈晨.  仪器仪表学报. 2016(12)
[2]In-situ measurement of magnetic field gradient in a magnetic shield by a spin-exchange relaxation-free magnetometer[J]. 房建成,王涛,张红,李阳,蔡洪炜.  Chinese Physics B. 2015(06)
[3]全光高灵敏度Bell-Bloom磁力仪的实现和优化[J]. 张军海,向康,梅红松,赵文辉,黄宗军,孙伟民.  光电子·激光. 2015(02)
[4]航空三维磁梯度测量方案研究[J]. 张青杉,麻丰林,许丽云.  地质与勘探. 2010(06)

博士论文
[1]全光铯原子磁力仪系统设计[D]. 刘强.哈尔滨工程大学 2012
[2]原子磁力仪的研究[D]. 李曙光.浙江大学 2009



本文编号：3280513