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报道了一种抽运-检测型的非线性磁光旋转铷原子磁力仪.其原理是线偏振光通过处于外磁场环境中被极化的原子介质后,由于原子对线偏振光中左、右圆偏成分不同的吸收和色散,导致光的偏振方向会产生与磁场相关的转动.分析了该磁力仪的工作原理,并测试了它对不同磁场大小的响应.测试结果表明,磁力仪测量范围为100—100000 nT,极限灵敏度为0.2 p T/Hz~(1/2),磁场分辨率为0.1 p T.进一步研究了不同磁场下原子系综极化态的横向弛豫时间,讨论了原子磁力仪高磁场采样率的获得方法.本文的原子磁力仪在5000—100000 n T的磁场测量范围内磁场采样率可实现1—1000 Hz范围内可调,能够测量低频的微弱交变磁场.本文的研究内容为大磁场测量范围、高灵敏度、高磁场采样率的原子磁力仪研制提供了重要参考. 相似文献
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本文报道了一种基于激光抽运射频共振的铯原子磁力仪. 通过圆偏振光将铯原子抽运到暗态, 实现偏极化. 外磁场存在时, 原子磁矩将以拉莫尔频率绕外磁场进动. 在共振射频磁场的作用下, 原子被去极化而重新吸收光子. 通过探测出射光光谱可以测得拉莫尔频率进而得到外磁场的信息. 本文通过运用自制的894 nm 外腔半导体激光器, 建立了激光稳频装置和低噪声磁场测量环境, 实现了一种基于铯原子激光抽运射频共振的磁力仪. 通过磁力仪参数优化以及闭环测量, 磁力仪测量的外磁场达到了19 fT/Hz1/2的极限灵敏度和1.8 pT/Hz1/2的本征灵敏度, 空间分辨率小于2 cm.
关键词:
光抽运
塞曼效应
光探测磁共振
磁力仪 相似文献
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用于全光铯原子磁力仪的激光器稳频技术研究 总被引:1,自引:0,他引:1
全光铯原子磁力仪是采用光学的方法实现微弱磁场检测,激光频率稳定性直接影响磁力仪的灵敏度。分析了二向色性原子蒸气激光频率锁定(Dichroic atomic vapor laser lock DAVLL)技术用于稳定激光器频率的原理,及其在全光原子磁力仪中的应用优势,发现通常的二能级原子模型不适用于分析铯原子D2线的稳频。实验测量了不同磁场下铯原子D2线基态Fg=4和Fg=3跃迁的DAVLL光谱,发现16mT是实现DAVLL稳频的最佳磁场;在此磁场附近,基态Fg=4跃迁鉴频曲线零点相对于Fg=4→Fe=5跃迁会产生6MHz/mT的线性频移,基态Fg=3跃迁鉴频曲线零点相对于Fg=3→Fe=4线会产生-9MHz/mT的线性频移。 相似文献
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《波谱学杂志》2015,(2)
超极化气体3He或者129Xe扩散加权成像已经被证明了能够有效检测慢性阻塞性肺部疾病(COPD)中肺部微结构的改变.相比于3He,129Xe更便宜而且更容易获得,但是129Xe成像中较低的信噪比致使129Xe的肺部表面扩散系数(ADC)的测量面临着许多困难.在该研究中,为了得到更高的图像信噪比,作者对气球模型,健康大鼠和COPD大鼠进行了单个b值(14 cm2/s)的扩散加权超极化129Xe磁共振成像(MRI).所有的COPD模型大鼠是通过烟熏和注射内毒素(LPS)进行诱导得到的.在7 T磁共振成像仪上面获得了大鼠肺实质的超极化129Xe ADC值分布图.COPD大鼠肺实质的129Xe ADC值是0.044 22±0.002 9和0.042 34±0.002 3 cm2/s(Δ=0.8/1.2 ms),远大于健康大鼠肺实质的129Xe ADC值0.037 7±0.002 3和0.036 7±0.001 3 cm2/s.而且COPD大鼠肺实质相关的129Xe ADC直方图也表现出了一定的展宽.这些结果说明了COPD大鼠肺泡空腔的增大能够通过129Xe在肺里面的ADC增长和相关直方图的拓宽反应出来,从而证明了单个b值的扩散加权MRI方法可以有效地对COPD大鼠进行检测. 相似文献
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在自旋交换光泵过程中,多种参数可能会影响到最终可获得的超极化气体氙-129核自旋极化度.通过低场(0.002 T)核磁共振(NMR)系统研究了连续流动工作模式的自旋交换光泵过程,当混合工作气体流量为0.3 SLPM和0.5 SLPM时,实验测量得到最佳光泵泡工作温度;对于同位素富集和自然丰度的氙-129气体,核自旋极化度的建立时间分别为15 min和22 min.由于混合工作气体的压力以及组分会导致铷原子吸收线的频移和展宽,并且影响到其线型,实验通过低场NMR系统测量确定了用于自旋交换光泵的最佳激光工作波长.低场NMR测量为获得具有高核自旋极化度的超极化气体氙-129,并且能够用于人体肺部MRI研究提供了实验依据. 相似文献
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本文报道了分布式反馈(简称DFB)激光抽运铯磁力仪实验系统,研究并优化了激光光强、激光频率、射频强度、铯吸收泡温度、吸收泡缓冲气体压强等5类参数,测算得到不同情况下铯原子塞曼跃迁谱谱线宽度△f与信噪比S/N的比值,并利用公式δB=1γ/Cs△f/S/N(γCs为铯原子旋磁比)将其转化为磁力仪灵敏度,得到最优灵敏度为2.5 pT/Hz1/2.实验表明,本文所研究的5类参数都会不同程度提高磁力仪灵敏度,其中,激光频率、射频强度、铯吸收泡温度更是将灵敏度提高了10倍以上,这为更高性能、实用化半导体激光抽运铯磁力仪的研制提供了重要参考. 相似文献
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本文从理论上和实验上分析了铷原子在静磁场和射频磁场作用下激光抽运磁共振系统中极化过程的时间特性。在我们的实验中,构建了简单的激光抽运实验平台,并通过记录探测光的透射强度监测铷原子的极化状态。射频场关闭时,铷原子通过吸收圆偏共振探测光实现极化,透射光强度达到最大。打开共振射频磁场,极化状态被破坏,即原子会退极化并重新吸收探测光,透射光强度减弱。实验结果表明,探测光功率会影响铷原子实现极化的过程。探测光功率越大,完成极化所需的时间越短。在70μW到200μW的探测光功率范围内,铷原子完成自旋极化的时间由33.93 ms缩短到23.37 ms。基于三能级系统的密度矩阵理论数值分析,有力地支持了所提供的实验数据。 相似文献
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在相同浓度下,超极化129Xe的核磁共振(NMR)灵敏度是传统质子NMR的10 000倍以上,但单原子Xe不具有靶向性,只有单一NMR信号.若超极化129Xe与“分子笼”相结合,就能获得新的“笼”内Xe信号,为发展超极化129Xe分子探针奠定基础.因此,构建新型的“分子笼”是发展新型超极化129Xe分子探针的一个重要方向.葫芦[6]脲纳米颗粒的出现能改善以葫芦[6]脲为主体的129Xe分子探针水溶性差、信号弱等缺点.本文构建了水溶性的葫芦[6]脲纳米颗粒,并发现其具有葫芦[6]脲/纳米颗粒内部两个“笼”内129Xe信号.这一发现使这种纳米颗粒具有成为超极化129Xe分子探针的潜力,能降低检测结果中假阳性和假阴性的发生率,值得更深入的探索和研究. 相似文献
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本实验通过饱和吸收方法获得了铷原子5S_(1/2)→5 P_(3/2)单光子跃迁光谱,并进一步研究了铷原子5S_(1/2)→5 P_(3/2)→5 D_(5/2)的双光子跃迁光谱。使用780nm的控制光和776nm的信号光反向共线作用到铷泡中,通过探测6 P_(3/2)→5S_(1/2)自发辐射产生的420nm蓝光信号得到铷原子5S_(1/2)→5 P_(3/2)→5 D_(5/2)双光子跃迁光谱,利用法布里-珀罗干涉仪测量了~(87)Rb和~(85)Rb的5 D_(5/2)激发态超精细能级,详细研究了铷泡温度和776nm信号光功率对~(87)Rb 5S_(1/2)(F=2)→5 D_(5/2)双光子跃迁光谱的影响。该研究工作为基于原子分子精密光谱测量提供了实验基础。 相似文献
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