采用高频加热的原子磁强计制造技术

本申请提供了一种采用高频加热的原子磁强计，包括：光线发生装置，用于发射探测光线；气室，用于接收探测光线并形成携带磁场信息的待测光线；光线检测装置，用于接收待测光线并转换为待测电信号；加热元件，用于加热气室；正弦波发生器，用于产生高频正弦信号；乘法器，用于接收高频正弦信号和温度控制信号并产生调幅正弦信号；功率放大电路，包括电流反馈运算放大器和负反馈网络，电流反馈运算放大器用于将调幅正弦信号放大形成高频正弦电压，高频正弦电压用于向加热元件供电，负反馈网络用于将高频正弦电压转换为反馈电流并输入电流反馈运算放大器的反相输入端。本申请的原子磁强计，能够降低加热电流对弱磁测量的影响，测磁精度较高。精度较高。精度较高。

【技术实现步骤摘要】
采用高频加热的原子磁强计


[0001]本申请涉及弱磁测量
，特别是涉及采用高频加热的原子磁强计。

技术介绍

[0002]高精度极弱磁场测量广泛应用于生物医疗、基础物理、前沿科学等领域，原子磁强计是利用原子自旋效应实现磁场测量的一种量子仪器，具有超高精度的潜力。随着磁强计从实验研究平台走向小型化样机甚至MEMS芯片，在地磁分析、资源探测、以及人体心脑磁测量等领域得到了越来越广泛的应用。例如在脑磁测量领域，人体大脑所产生的磁场信号强度在fT量级，在被测条件下，被测对象可以进行某些微小动作，通过原子磁强计阵列可以测量动作前后人脑活动情况，进而为医生的脑疾病研究、脑功能诊断乃至脑认知领域提供更全面的实验依据。
[0003]气室是原子磁强计的重要组成部分，为了提高碱金属气室中的碱金属原子饱和蒸汽压，需要对碱金属气室进行加热。不同的碱金属原子所需要的加热温度并不相同，通常碱金属气室维持在140℃～170℃的温度范围，以保证足够的原子数密度。由毕奥—萨伐尔定律可知，加热电流会产生磁场，该磁场可能影响原子磁强计的灵敏度。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本申请提供了一种采用高频加热的原子磁强计，能够降低加热电流对弱磁测量的影响，测磁精度较高。
[0005]本申请提供的采用高频加热的原子磁强计包括：
[0006]光线发生装置，用于发射探测光线；
[0007]气室，用于接收所述探测光线并形成携带磁场信息的待测光线；
[0008]光线检测装置，用于接收所述待测光线并转换为待测电信号；
[0009]加热元件，用于加热所述气室；
[0010]正弦波发生器，用于产生高频正弦信号；
[0011]乘法器，用于接收所述高频正弦信号和温度控制信号并产生调幅正弦信号；
[0012]功率放大电路，包括电流反馈运算放大器和负反馈网络，所述电流反馈运算放大器用于将所述调幅正弦信号放大形成高频正弦电压，所述高频正弦电压用于向所述加热元件供电，所述负反馈网络用于将所述高频正弦电压转换为反馈电流并输入所述电流反馈运算放大器的反相输入端。
[0013]以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。
[0014]可选的，所述正弦波发生器包括：
[0015]电压反馈运算放大器，输出端产生所述高频正弦信号；
[0016]稳幅网络，用于将所述高频正弦信号反馈至所述电压反馈运算放大器的反相输入
端；
[0017]选频网络，用于将所述高频正弦信号滤波并反馈至所述电压反馈运算放大器的同相输入端。
[0018]可选的，所述稳幅网络包括：
[0019]第一二极管，阴极连接所述电压反馈运算放大器的输出端；
[0020]第一电阻，第一端连接所述第一二极管的阳极，第二端连接所述电压反馈运算放大器的反相输入端；
[0021]第二二极管，阳极连接所述第一二极管的阴极，阴极连接所述第一二极管的阳极；
[0022]第二电阻，第一端连接所述电压反馈运算放大器的反相输入端，第二端接地。
[0023]可选的，所述第一电阻的阻值是所述第二电阻的阻值的1.8～2倍。
[0024]可选的，所述选频网络包括：
[0025]第一电容，第一端连接所述电压反馈运算放大器的输出端；
[0026]第三电阻，第一端连接第一电容的第二端，第二端连接所述电压反馈运算放大器的同相输入端；
[0027]第四电阻，第一端连接所述电压反馈运算放大器的同相输入端，第二端接地；
[0028]第二电容，并联于所述第四电阻的两端。
[0029]可选的，所述第一电容的容值与所述第二电容的容值相等，所述第三电阻的阻值与所述第四电阻的阻值相等。
[0030]可选的，所述乘法器具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端用于接收所述温度控制信号，所述第二输入端用于接收所述高频正弦信号，所述乘法器的输出端产生所述调幅正弦信号，所述乘法器的满量程输出误差小于2％，所述第二输入端的非线性误差小于0.1％。
[0031]可选的，所述乘法器的小信号带宽大于1MHz。
[0032]可选的，所述负反馈网络包括第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的第一端连接所述电流反馈运算放大器的输出端，所述第五电阻的第二端连接所述电流反馈运算放大器的反相输入端，所述第六电阻的第一端连接所述第五电阻的第二端，所述第六电阻的第二端接地，所述调幅正弦信号接入所述电流反馈运算放大器的同相输入端。
[0033]可选的，所述采用高频加热的原子磁强计还包括：
[0034]温度传感器，用于检测所述气室的温度并产生温度信号；
[0035]控制器，用于根据所述温度信号产生所述温度控制信号。
[0036]本申请提供的采用高频加热的原子磁强计，能够降低加热电流对弱磁测量的影响，测磁精度较高。
附图说明
[0037]图1为本申请一实施例的结构示意图；
[0038]图2为图1中加热元件的驱动电路一实施例的结构示意图。
[0039]图中附图标记说明如下：
[0040]1、光线发生装置；11、探测光线；12、待测光线；2、气室；3、光线检测装置；4、加热元件；5、正弦波发生器；51、电压反馈运算放大器；52、稳幅网络；53、选频网络；6、乘法器；7、功
率放大电路；71、电流反馈运算放大器；72、负反馈网络；C1、第一电容；C2、第二电容；D1、第一二极管；D2、第二二极管；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R5、第五电阻；R6、第六电阻；
具体实施方式
[0041]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0042]需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
[0043]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。
[0044]现有的原子磁强计中，为了将气室温度维持在一定范围内，需要对气室加热。加热气室的电流会引入额外的磁场，可能影响原子磁强计对微弱磁场的测量。
[0045]针对以上问题，本申请提供了一种采用高频加热的原子磁强计，能够降低加热电流对弱磁测量的影响，测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.采用高频加热的原子磁强计，其特征在于，包括：光线发生装置，用于发射探测光线；气室，用于接收所述探测光线并形成携带磁场信息的待测光线；光线检测装置，用于接收所述待测光线并转换为待测电信号；加热元件，用于加热所述气室；正弦波发生器，用于产生高频正弦信号；乘法器，用于接收所述高频正弦信号和温度控制信号并产生调幅正弦信号；功率放大电路，包括电流反馈运算放大器和负反馈网络，所述电流反馈运算放大器用于将所述调幅正弦信号放大形成高频正弦电压，所述高频正弦电压用于向所述加热元件供电，所述负反馈网络用于将所述高频正弦电压转换为反馈电流并输入所述电流反馈运算放大器的反相输入端。2.根据权利要求1所述的采用高频加热的原子磁强计，其特征在于，所述正弦波发生器包括：电压反馈运算放大器，输出端产生所述高频正弦信号；稳幅网络，用于将所述高频正弦信号反馈至所述电压反馈运算放大器的反相输入端；选频网络，用于将所述高频正弦信号滤波并反馈至所述电压反馈运算放大器的同相输入端。3.根据权利要求2所述的采用高频加热的原子磁强计，其特征在于，所述稳幅网络包括：第一二极管，阴极连接所述电压反馈运算放大器的输出端；第一电阻，第一端连接所述第一二极管的阳极，第二端连接所述电压反馈运算放大器的反相输入端；第二二极管，阳极连接所述第一二极管的阴极，阴极连接所述第一二极管的阳极；第二电阻，第一端连接所述电压反馈运算放大器的反相输入端，第二端接地。4.根据权利要求3所述的采用高频加热的原子磁强计，其特征在于，所述第一电阻的阻值是所述第二电阻的阻值的1.8～2倍。5.根据权利要求2所述的采用高频加热的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋欣达，刘欣，马建，周斌权，
申请(专利权)人：杭州诺驰生命科学有限公司，
类型：新型
国别省市：