發(fā)布時間：2023-02-07 18:33

　　弱磁測量作為探測物質(zhì)特性和未知世界的有效手段之一,被廣泛應(yīng)用于地球物理勘探、軍事和醫(yī)療等領(lǐng)域�；诓煌瑴y量原理的弱磁傳感器的結(jié)構(gòu)、特性、以及應(yīng)用領(lǐng)域也各不相同。Overhauser傳感器(也稱為探頭)是一種基于自由基物質(zhì)動態(tài)核極化(Dynamic Nuclear Polarisation,DNP)效應(yīng)的弱磁測量傳感器,具有高精度和高靈敏度的特點(diǎn),在陸地磁測、海洋磁測、空間磁測、軍事和各類工程領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。自由基物質(zhì)動態(tài)核極化的實(shí)質(zhì)是自由基溶液中電子系統(tǒng)與質(zhì)子系統(tǒng)的雙共振現(xiàn)象,也就是電子-核的Overhauser效應(yīng)。其原理是利用射頻(Radio Frequency,RF)電磁波使溶液中的電子系統(tǒng)達(dá)到激發(fā)狀態(tài),由于耦合作用,處于激發(fā)狀態(tài)的電子系統(tǒng)將能量傳遞給質(zhì)子系統(tǒng),使質(zhì)子系統(tǒng)也處于激發(fā)狀態(tài),從而產(chǎn)生電子-質(zhì)子雙共振現(xiàn)象。與直接激發(fā)質(zhì)子相比,這種方式可使質(zhì)子的激發(fā)程度得到增強(qiáng),從而可增加探頭輸出信號的信噪比,提高磁場測量精度。本論文旨在研究基于自由基物質(zhì)動態(tài)核極化效應(yīng)的磁場測量原理和傳感器諧振腔等關(guān)鍵技術(shù),并結(jié)合現(xiàn)代電子技術(shù)研制出對傳感器進(jìn)行激勵的相關(guān)測試裝置和Overhauser...

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
作者簡歷
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 弱磁測量傳感器發(fā)展趨勢
        1.2.2 Overhauser傳感器研究現(xiàn)狀
    1.3 論文研究意義與組織結(jié)構(gòu)
第二章 Overhauser效應(yīng)磁傳感器理論研究
    2.1 磁場中的質(zhì)子共振
        2.1.1 質(zhì)子的旋進(jìn)運(yùn)動與能級分裂
        2.1.2 質(zhì)子的磁化
    2.2 電子與質(zhì)子雙共振
        2.2.1 電子-核Overhauser效應(yīng)
        2.2.2 自由基溶液動態(tài)核極化
    2.3 傳感器中電磁場分析方法
        2.3.1 電磁場分析理論基礎(chǔ)
        2.3.2 計算電磁場的有限元方法
    2.4 本章小結(jié)
第三章 Overhauser磁傳感器設(shè)計
    3.1 磁傳感器總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
    3.2 傳感器工作物質(zhì)
    3.3 諧振腔研究
        3.3.1 傳感器極化線圈實(shí)現(xiàn)方式
        3.3.2 電容加載型同軸諧振腔
        3.3.3 基于籠式線圈的諧振腔研究
        3.3.4 籠式諧振腔仿真與分析
    3.4 信號接收線圈研究
    3.5 傳感器輸出端抗干擾設(shè)計
        3.5.1 信號噪聲分析
        3.5.2 輸出端諧振降噪設(shè)計
    3.6 本章小結(jié)
第四章 傳感器樣機(jī)測試
    4.1 射頻與直流激勵實(shí)驗(yàn)
        4.1.1 Overhauser傳感器磁場測量工作過程
        4.1.2 激勵實(shí)驗(yàn)平臺
        4.1.3 工作時序及射頻激勵實(shí)驗(yàn)
        4.1.4 直流激勵實(shí)驗(yàn)
    4.2 傳感器參數(shù)及性能測試
        4.2.1 傳感器參數(shù)標(biāo)定及與商用儀器參數(shù)對比
        4.2.2 傳感器輸出信號測試及室外對比實(shí)驗(yàn)
    4.3 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與建議
    5.1 論文總結(jié)
    5.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 研究展望與建議
致謝
參考文獻(xiàn)



本文編號：3737233