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《中国科学院大学(中国科学院物理研究所)》 2017年
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NMOR型碱金属铷原子磁强计的研发

谢奇峰  
【摘要】:原子磁强计是利用极化的原子气在磁场中作拉莫尔进动来精密测量微弱磁场的测量仪器。从早期只能定性指示方向的司南发展到灵敏度达3.7mrad/nT的SQUID磁强计与SERF型原子磁强计,人们发展高灵敏度、高精度、小型化、低功耗磁强计的努力从未停止。本文系统介绍了NMOR型磁强计,该磁强计建立在非线性磁光效应的物理机制上与之前完成的SERF磁强计有着本质的区别。下面简要说明研究成果。光路方面:重新设计了整套实验光路,用单束线偏振探测光探测磁场灵敏度,后期又新添加了一束近共振圆偏振光(有泵浦光作用),使得信号有2-3倍的增益。加热腔及其支撑架:重新设计了加热腔与支撑架,里面放置的是充有7Torr氦气的圆柱形Rb泡,加热丝可以很方便地缠绕在表面,较之前的加热板简化了很多;支撑架的改变使得内部光路更加稳定,调节方便。线圈结构:我们首先设计搭建了三对赫姆霍兹线圈扫场范围从-60300nT到57000nT。较大的扫场范围有助于我们快速找到信号。再者我们也对磁屏蔽筒内的线圈做了改进,以便得到灵敏度更高的信号,新启用了一组20匝的赫姆霍兹线圈,扫场范围提升了一倍。室温下测量灵敏度:目前我们在磁屏蔽筒内测得的灵敏度为0.02mrad/nT,加热到41℃时能达到0.035mrad/nT,尽管与我们之前测得的SERF磁强计灵敏度3.7mrad/nT有差距,但是我们实现了在室温下测量微弱磁场的目标,较SQUID磁强计与SERF型磁强计(需要极端温度)的实验装置简化了许多。另外我们采用的是充有7Torr氦气的Rb泡,压窄线宽的效果并没有那么好,在以后的实验中我们还会考虑更换镀石蜡的Rb泡,相信还能将灵敏度提高一个量级。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM936.1

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