【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及原子磁力仪和磁场测量，尤其涉及基于serf原子磁力仪的生物心磁可移动自动测量装置及方法。
技术介绍
1、生物体的所有生命活动都与生物磁信号息息相关，因此生物磁信号的探测成为了探究生物体奥秘的一种重要手段。磁力仪是磁力测量的统称，在高灵敏度的生物物理磁场测量中有着重要的作用。
2、生物磁信号包含了很多种类例如：脑磁信号，心磁信号等。其中心磁研究的开展有着重要意义。近年来，量子磁测量技术快速发展，原子磁力仪测量精度不断提升，测量技术不断成熟，已成为替代传统squid磁力仪的最优选择。serf原子磁力仪应其具有极高的灵敏度、易于小型化、选择特性优良等优势，非常适合在生物弱磁场的测量中使用。
3、碱金属原子磁力仪是使用碱金属原子如k、rb、cs等具有非零磁偶极矩的气态碱金属原子为中介，利用光极化原子会在磁场中进动再利用光与极化原子的相互作用来实现对磁场的精密测量。serf原子磁力仪的基本原理是利用一束频率与原子共振的圆偏振光将原子极化。待测外磁场能够改变原子的极化状态，使原子的磁矩绕外磁场偏转(拉莫尔进动)。此时再用一束频率与原子共振或者远失谐的激光，利用原子对激光的吸收或者法拉第旋转检测原子磁矩的变化，就可得到磁场的大小。serf磁力仪需要通过高温使碱金属蒸气达到较高密度，同时保证处于弱磁场中，从而抑制自旋交换弛豫，实现很高的低频磁场灵敏度。
4、由于当前磁力仪都是对待测单一固定物体进行测量，想要对同一物体不同位置进行测量或者对可移动物体进行进行测量，就需要在每次测量以后，重新固定物体
技术实现思路
1、为克服上述问题，本专利技术提供基于serf原子磁力仪的生物心磁可移动自动测量装置及方法。
2、本专利技术的第一个方面提供一种基于serf原子磁力仪的生物心磁可移动自动测量装置，其特征在于：包括磁屏蔽外壳、设置在磁屏蔽外壳内部的探测光路、铷原子气室、单通道光电探测器、可移动导轨和载物平台、以及设置在磁屏蔽外壳外部的激光发生装置、功率放大装置和锁相放大器；
3、所述磁屏蔽外壳呈横向设置的筒体结构，磁屏蔽外壳的左端设有激光发生装置，由激光发生装置发射线偏振光，经熊猫型保偏光纤进入探测光路；所述激光发生装置包括激光器(1)和沿激光器(1)的出射光路依次设置的二分之一波片ⅰ(2)、分光棱镜ⅰ(3)、aom开关(4)、反射镜ⅰ(5)、反射镜ⅱ(6)、二分之一波片ⅱ(7)、分光棱镜ⅱ(8)、二分之一波片ⅲ(9)、四分之一波片(10)和光纤耦合器ⅰ(11)，光纤耦合器ⅰ(11)将偏振光耦合进熊猫型保偏光纤跳线进入磁屏蔽外壳内部的探测光路；
4、所述探测光路包括沿光路依次设置的光纤耦合器ⅱ(12)、平凸透镜(13)、圆偏振片(14)、鲍威尔棱镜(15)和柱透镜(16)，所述偏振光依次经过光纤耦合器ⅱ(12)入射平凸透镜(13)，平凸透镜(13)消除入射光的发散角，并使出射平凸透镜(13)的出射光的发散角尽可能的小，形成线偏振的点光斑；线偏振的点光斑通过圆偏振片(14)，形成圆偏振光；圆偏振光经过鲍威尔棱镜(15)得到均匀的线状光；线状光经过柱透镜(16)，柱透镜(16)将线状光整形为范围内可用的平行光；从探测光路出射的平行光将平行射入铷原子气室，铷原子气室和单通道光电探测器设置在电动直线导轨的滑台上，单通道光电探测器位于铷原子气室右端，电动直线导轨与探测光路的光路方向平行；铷原子气室的上方设有载物平台，载物平台用于固定待测物体；所述探测光路出射的平行光经过铷原子气室传播至光电探测器，转化为电信号，电信号随载物平台上生物磁场的变化而变化；光电探测器与功率放大装置电连接，功率放大装置与锁相放大器电连接；电信号经过功率放大器之后进入锁相放大器，通过对电信号的解调可以得到实时测量到的磁场信号。
5、进一步，所述铷原子气室为长方体，内含有饱和的87rb(铷)蒸汽，铷原子气室设有加热保温装置，加热保温装置维持铷原子气室的温度。
6、进一步，所述磁屏蔽外壳内设有支撑底板，电动直线导轨安装在支撑底板上。
7、本专利技术的第二个方面提供一种基于serf原子磁力仪的生物心磁可移动自动测量装置的测量方法，包括以下步骤：
8、步骤1：将带测物体放在固定载物平台上，利用移动导轨调整铷原子气室位置，使待测物体在铷原子气室的正上方。
9、步骤2：打开激光发生装置，穿过探测光路的激光经过原子吸收气室，光信号传播至光电探测器，转化为电流信号，信号随着待测物体体内磁性物质的变化而发生改变；
10、步骤3：测定待测物不同位置的磁场，通过导轨改变原子气室和待测物体的位置，从而测得不同位置的磁场。
11、(1)本专利技术的有益效果是：基于serf原子磁力仪的生物心磁可移动自动测量装置具有很高的灵敏度，可以有效地探测待测生物体磁场的变化。
12、(2)基于serf原子磁力仪的生物心磁可移动自动测量装置可以实现在一次测量中对待测物多个位置进行测量，可以大大提高测量效率和测量精度。
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1.基于SERF原子磁力仪的生物心磁可移动自动测量装置，其特征在于：包括磁屏蔽外壳、设置在磁屏蔽外壳内部的探测光路、铷原子气室、单通道光电探测器、可移动导轨和载物平台、以及设置在磁屏蔽外壳外部的激光发生装置、功率放大装置和锁相放大器；
2.如权利要求1所述的基于SERF原子磁力仪的生物心磁可移动自动测量装置，其特征在于：所述铷原子气室为长方体，内含有饱和的87Rb(铷)蒸汽，铷原子气室设有加热保温装置，加热保温装置维持铷原子气室的温度。
3.如权利要求1所述的基于SERF原子磁力仪的生物心磁可移动自动测量装置，其特征在于：所述磁屏蔽外壳内设有支撑底板，电动直线导轨安装在支撑底板上。
4.基于权利要求1-3任意一项所述的基于SERF原子磁力仪的生物心磁可移动自动测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.基于serf原子磁力仪的生物心磁可移动自动测量装置，其特征在于：包括磁屏蔽外壳、设置在磁屏蔽外壳内部的探测光路、铷原子气室、单通道光电探测器、可移动导轨和载物平台、以及设置在磁屏蔽外壳外部的激光发生装置、功率放大装置和锁相放大器；
2.如权利要求1所述的基于serf原子磁力仪的生物心磁可移动自动测量装置，其特征在于：所述铷原子气室为长方体，内含有饱和的87r...
【专利技术属性】
技术研发人员：王嘉浩，向兆，陈玉海，李易筱，芦冠中，阮乂，林强，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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