【技术实现步骤摘要】
一种新型射频原子磁力仪及其实现方法
本专利技术属于磁场测量领域,涉及一种新型射频原子磁力仪及其实现方法,用于测量高频交变磁场,从而提高射频原子磁力仪的测量范围。
技术介绍
射频原子磁力仪是原子磁力仪中的重要分支,主要用于测量交变磁场,弥补了传统原子磁力仪只能测量静态磁场的缺陷,使原子磁力仪的应用更加广阔。目前,传统的射频原子磁力仪主要通过调节静态磁场,使其大小与待测交变磁场频率满足一定的正比关系,从而实现待测交变磁场的测量。当待测交变磁场的频率较高时,传统的射频原子磁力仪要求静态磁场的大小相应提高,而过大的静态磁场将引起原子二阶塞曼效应的增强,从而导致传统的射频原子磁力仪的灵敏度下降。因此,传统的射频原子磁力仪对交变磁场的频率测量范围较小,一般小于1MHz。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提高射频原子磁力仪对交变磁场的频率测量范围,提供了一种新型射频原子磁力仪实现方法。这种方法通过引入一个参数已知且频率可调的射频场,使待测交变磁场与射频场同时与原子相互作用,则与原子相互作用的等效射频场为两者的差频。通过这种方法,当静态磁场不变且待测交变磁场的频率发生变化时,只需要通过调节射频场频率,使与原子相互作用的等效射频场的频率不变,即可实现磁共振光谱,并根据磁共振光谱对待测交变磁场进行测量。本专利技术的工作机理是:利用一个射频线圈产生射频场,使原子感受到的总射频场频率为射频场与待测交变磁场的频率差的绝对值,同时给原子施加一个稳定已知的静态磁场,调节射频场频率,使原子的拉莫尔进动频率等于总射频场 ...
【技术保护点】
1.一种新型射频原子磁力仪,其特征在于包括激光光源、弱磁场探头、信号处理电路;激光光源与弱磁场探头通过激光光路连接;弱磁场探头与信号处理电路通过电路连接;/n所述的激光光源由半导体激光器、激光器控制电路、偏振片构成;/n激光器控制电路控制半导体激光器发射出激光,激光依次经过偏振片、弱磁场探头;/n激光器控制电路由激光电流源、温度控制器构成,其中激光电流源与温度控制器直接控制半导体激光器;/n所述的弱磁场探头由原子气室、磁场线圈、磁场电流源、射频线圈、偏振分束棱镜、光电探测器构成;/n激光光源发射出的激光依次透过原子气室和偏振分束棱镜,被光电探测器接收;/n原子气室放置在磁场线圈和射频线圈内;/n磁场线圈与磁场电流源通过电路连接;/n所述的信号处理电路由信号发生器、反馈控制器构成;信号发生器与射频线圈通过电路连接;控制信号发生器控制射频线圈产生射频场;/n光电探测器与反馈控制器通过电路连接;光电探测器将接收到的电压信号传输给反馈控制器;反馈控制器根据光电探测器传输的信号,对信号发生器输出的射频场频率进行控制。/n
【技术特征摘要】
1.一种新型射频原子磁力仪,其特征在于包括激光光源、弱磁场探头、信号处理电路;激光光源与弱磁场探头通过激光光路连接;弱磁场探头与信号处理电路通过电路连接;
所述的激光光源由半导体激光器、激光器控制电路、偏振片构成;
激光器控制电路控制半导体激光器发射出激光,激光依次经过偏振片、弱磁场探头;
激光器控制电路由激光电流源、温度控制器构成,其中激光电流源与温度控制器直接控制半导体激光器;
所述的弱磁场探头由原子气室、磁场线圈、磁场电流源、射频线圈、偏振分束棱镜、光电探测器构成;
激光光源发射出的激光依次透过原子气室和偏振分束棱镜,被光电探测器接收;
原子气室放置在磁场线圈和射频线圈内;
磁场线圈与磁场电流源通过电路连接;
所述的信号处理电路由信号发生器、反馈控制器构成;信号发生器与射频线圈通过电路连接;控制信号发生器控制射频线圈产生射频场;
光电探测器与反馈控制器通过电路连接;光电探测器将接收到的电压信号传输给反馈控制器;反馈控制器根据光电探测器传输的信号,对信号发生器输出的射频场频率进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种新型射频原子磁力仪,其特征在于原子气室由包含碱金属饱和蒸汽的玻璃泡构成。
3.一种新型射频原子磁力仪的实现方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤(1)、调节射频原子磁力仪中的激光光源:
首先调节激光器控制电路中激光电流源、温度控制器,保持半导体激光器发射出的激光波长稳定,且保持半导体激光器发射出的激光波长与弱磁场探头中碱金属原子基态能级共振;将偏振片垂直置于激光光束方向,使得半导体激光器发出的激光转变为线偏振激光;
步骤(2)、调节射频原子磁力仪中的弱磁场探头:
将弱磁场探头置于待测交变磁场内,调节弱磁场探头,使线偏振激光依次经过原子气室和偏振分束棱镜并被光电探测器接收,同时线偏振激光方向与待测交变磁场方向平行或垂直;所述的原子气室位于磁场线圈与射频线圈间;
所述的磁场线圈产生...
【专利技术属性】
技术研发人员:梁尚清,杨国卿,李高翔,黄光明,
申请(专利权)人:杭州电子科技大学,华中师范大学,
类型:发明
国别省市:浙江;33
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