本文關(guān)鍵詞：超高靈敏度K-SERF原子磁強(qiáng)計(jì)研發(fā)

  更多相關(guān)文章： 拉莫爾進(jìn)動(dòng) 無(wú)自旋交換弛豫 虛擬儀器

【摘要】：磁場(chǎng)探測(cè)有著很長(zhǎng)的歷史。弱磁探測(cè)是磁場(chǎng)探測(cè)中的重要分支,被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)生產(chǎn)、礦產(chǎn)開(kāi)采以及基礎(chǔ)物理研究領(lǐng)域。近年來(lái),超導(dǎo)量子干涉儀(Supercon-ducting quantum interfere device,SQUID)靈敏度能夠達(dá)到1 fT/Hz-1/2,使其成為最靈敏的弱磁探測(cè)器。然而,SQUID磁強(qiáng)計(jì)需要在超導(dǎo)狀態(tài)下工作,而超導(dǎo)裝態(tài)的獲得需要昂貴的制冷設(shè)備,這導(dǎo)致其無(wú)法廣泛使用。本文主要研究了基于無(wú)自旋交換弛豫(spin-exchange relaxation-free,SERF)理論搭建的新型原子磁強(qiáng)計(jì),無(wú)需使用高昂的制冷設(shè)備即可以低成本獲得超高靈敏度,理論靈敏度可達(dá)0.01 fT/Hz-1/2。目前最高單通道靈敏度是美國(guó)普林斯頓大學(xué)Romalis小組實(shí)現(xiàn)的1 fT/Hz-1/2.最終本文實(shí)現(xiàn)原子磁強(qiáng)計(jì)單通道靈敏度8fT/Hz-1/2,屬于目前國(guó)內(nèi)最高靈敏度。本文成果如下：一、探測(cè)光大失諧情況下的頻率穩(wěn)定直接影響最終信號(hào)的強(qiáng)度和穩(wěn)定。通過(guò)在Lab-VIEW系統(tǒng)搭建虛擬PID進(jìn)行激光鎖頻,最終實(shí)現(xiàn)激光鎖頻精度為100 MHz(受限于波長(zhǎng)計(jì))。二、在無(wú)磁和高溫的環(huán)境下,氣室的固定是很棘手的問(wèn)題。最終采用氮化硼和四氟乙烯作為制作材料,實(shí)現(xiàn)了溫度和光路的穩(wěn)定。三、由于原子磁強(qiáng)計(jì)需在無(wú)磁環(huán)境下工作。最終實(shí)現(xiàn)了實(shí)測(cè)剩磁1 nT的無(wú)磁環(huán)境,其屏蔽效能達(dá)105。四、利用PID反饋實(shí)現(xiàn)了溫度精確控制,溫度控制精度達(dá)0.01℃(受限于測(cè)溫計(jì))。并且,基于LabVIEW實(shí)現(xiàn)了溫度可視化。五、早期實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)手動(dòng)控制過(guò)多造成實(shí)驗(yàn)不便。本文采用LabVIEW平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)測(cè)量和數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)化。六、驗(yàn)證了SERF機(jī)制和非SERF機(jī)制的拉莫爾進(jìn)動(dòng)頻率的關(guān)系,并且給出SERF機(jī)制下原子磁強(qiáng)計(jì)的靈敏度。
【關(guān)鍵詞】：拉莫爾進(jìn)動(dòng) 無(wú)自旋交換弛豫 虛擬儀器
【學(xué)位授予單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM936
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 引言7-13
• 1.1 緒論7-8
• 1.2 磁強(qiáng)計(jì)的研究現(xiàn)狀8-12
• 1.2.1 磁通門磁力儀8-9
• 1.2.2 質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀9-10
• 1.2.3 He-3與He-4磁強(qiáng)計(jì)10
• 1.2.4 SQUID磁強(qiáng)計(jì)10-11
• 1.2.5 堿金屬(銣、銫和鉀)磁強(qiáng)計(jì)11-12
• 1.3 超高靈敏度K-SERF原子磁強(qiáng)計(jì)的研究12-13
• 第二章 SERF理論13-27
• 2.1 原子磁強(qiáng)計(jì)13-16
• 2.1.1 光學(xué)原子磁強(qiáng)計(jì)13-14
• 2.1.2 自旋交換碰撞和SERF機(jī)制14-16
• 2.2 SERF原子磁強(qiáng)計(jì)16-23
• 2.2.1 光學(xué)泵浦18-19
• 2.2.2 由于混合氣體和探測(cè)吸收造成的自旋弛豫19-20
• 2.2.3 擴(kuò)散20-21
• 2.2.4 拉莫爾進(jìn)動(dòng)21
• 2.2.5 布洛赫方程和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)21-22
• 2.2.6 探測(cè)法拉第旋角22-23
• 2.3 激光參數(shù)的空間獨(dú)立性23-27
• 2.3.1 高斯光束的空間傳播24
• 2.3.2 探測(cè)光的縱向傳播24-25
• 2.3.3 泵浦光的縱向傳播25-27
• 第三章 原子磁強(qiáng)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置27-41
• 3.1 實(shí)驗(yàn)光路與對(duì)激光器的要求27-30
• 3.2 原子磁探頭30-32
• 3.3 磁屏蔽32-34
• 3.4 溫控系統(tǒng)34-37
• 3.5 自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)記錄系統(tǒng)37-41
• 第四章 數(shù)據(jù)收集和分析41-47
• 4.1 磁強(qiáng)計(jì)工作與DC模式41-42
• 4.2 消除剩余磁場(chǎng)42
• 4.3 實(shí)驗(yàn)觀測(cè)SERF機(jī)制和標(biāo)定原子磁計(jì)靈敏度42-47
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)觀測(cè)SERF機(jī)制42-45
• 4.3.2 標(biāo)定原子磁強(qiáng)計(jì)靈敏度45-47
• 第五章 總結(jié)與展望47-49
• 參考文獻(xiàn)49-55
• 攻讀碩士學(xué)位期間完成的科研成果55-57
• 致謝57

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1 車振;;芯片級(jí)原子磁強(qiáng)計(jì)[J];水雷戰(zhàn)與艦船防護(hù);2008年01期

2 楚中毅;孫曉光;萬(wàn)雙愛(ài);房建成;;空間探測(cè)原子磁強(qiáng)計(jì)的主動(dòng)磁補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)[J];航空學(xué)報(bào);2014年09期

3 楚中毅;孫曉光;萬(wàn)雙愛(ài);房建成;;無(wú)自旋交換弛豫原子磁強(qiáng)計(jì)的主動(dòng)磁補(bǔ)償[J];光學(xué)精密工程;2014年07期

4 董海峰;宣立峰;卓超;林宏波;;兩種非屏蔽SERF原子磁強(qiáng)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法及其比較[J];測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào);2012年06期

5 ;[J];;年期

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1 劉國(guó)賓;云恩學(xué);顧思洪;;基于相干布居囚禁的銣原子磁強(qiáng)計(jì)研究[A];第十五屆全國(guó)原子與分子物理學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

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1 杜鵬程;超高靈敏度K-SERF原子磁強(qiáng)計(jì)研發(fā)[D];云南大學(xué);2016年

2 曹砷堅(jiān);堿金屬鉀原子磁強(qiáng)計(jì)的研制[D];云南大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：518533