Квантовый магнитометр с оптической ориентацией атомов Советский патент 1991 года по МПК G01R33/26 

Изобретение относится к магнитометрическим устройствам и может быть использовано в технике точного измерения магнитного поля в условиях высокого уровня электромагнитных помех.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

На чертеже представлена функциональная схема магнитометра.

Магнитометр содержит датчик 1, электронный формирователь 2, световоды 3, 4, генератор 5 возбуждения, спектральную лампу 6, управляемый источник 7 света, фотодиод 8, электрический конденсатор 9.

Датчик включает в себя расположенные на одной оптической оси, направленной под углом 45° к измеряемому магнитному полю, циркулярный поляризатор 10, элементы 11 фокусировки светового потока (линзы), камеру 12 поглощения, помещенную внутри индуктора 13 переменного поля. Электрический формирователь включает в себя фотоприемник 14 и широкополосный усилитель 15 обратной связи с заданной фазовой характеристикой для обеспечения самогенерации магнитометра. Выход 16 широкополосного усилителя 15 является выходом, электронного формирователя 2. Датчик 1 оптически связан со спектральной лампой 6 и фотоприемником 14 с помощью световодов 3 и 4. Управляемый источник 7 света оптически связан с фотодиодом 8 и должен иметь линейную зависимость мощности светового потока от входного напряжения. Фотодиод 8 подключен к индуктору 13 через конденсатор 9, имеющий пренебрежимо малую утечку тока, чтобы не вносить погрешности в измерения

О

чэ со

о

4

магнитного поля. Bepx-iftfi граничная частота фотодиода 8 должке быть значительно эыие рабочей частоты магнитометра.

Магнитометр р&богзеп следующим образ эм,

Свет спектральной лампы 6, розбухфз-- емой генератором 5, чеоег световод 3, лин:; 11 и циркулярный поляризатор 10 поступает г камеру 12-поглощения с парами рабочего вещества. При магнитном резонансе снег модулируется с резонансной частотой л через линзу 11 и световод попадает на фотоприемник 14, ГДР преобразуется в электрический сигма), усиливаемый широкополосным усилителем 15 с задан ной фазовой характерно™кой. Выходи/е напряжение усилителя управляет мощностью светового потока управляемого источника 7 света, Фотодиод 8 преобразует энергию модулированного света управляемого источника 7 в энергию злекгрическогс тока, создающего перемен -toe none s индук- торе 13 без постоянной составляющей, благодаря наличию конденсатора 9. Таки образом замыкается цепь положительно Р обратной связи, с помощью которой з мзг- нитэметре поддерживаются непрерывнее колебания с частотой пропорциональной измеряемому магнитному полю.

При этом фотодиод работает без приложения внешнего смещения в фотогальвани- ческой режиме. При работе фотодиода е фотогальваническом режиме, если oij не нагружен по постоянному току, электроны и дырки, генерированные излучением и разделенные потенциальным барьером, s-e могут отходить во внечшю О цеп;. Происходит накопление зарядов ь обоих области

p-n-иерехода и на внешних выводах возникает фоюЗДС, «то обуславливает применение диодного оптронз Е качестве источника питания.

Фотодиод под воздействием модулированного света способен создавать переменный ток через конденсатор в катушку (индуктор) с малым запаздыванием и достаточной для работы магнитометра амплитудой(50мкА).

Благодаря гапьвянической развязке датчика магнитометра 1 и электронного формирователя 2 и вследствие однонаправленности и невосприимчивости к действию

электромагнитных по/ей оптических каналов связи обеспечивается высокая точность магнитометра в условиях помех.

Датчик не содержит активных элементов и его можно помещать вблизи источников сильных помех.

Формула v з о б р е т.е и и я Квантовый магнитометр с оптической ориентацией атомов, включающий электроннуй формирователь и индуктор переменного по чя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него зведе i управляемый источник света, фотодиод , электрический конденсатор,

причем управляемый источник света, оптически сннзаниыйс фотодиодам,соединен с выходом электронного формирователя, один вывод фотодиода подключен к первому выводу индуктора переменного поля непосредственно, а другой вывод через последовательно соединенный с ним конденсатор подключен к второму выводу индуктора переменного поля.

Изобретение относится к магнитометрическим устройствам и может быть исполь- зовано в технике точного измерения магнитного поля в условиях высокого уровня электромагнитных помех. Цель изобретения - повышение точности измерений - достигается введением управляемого источника 7 света, фотодиода 8 и конденсатора 9. Магнитометр содержит датчик 1, электронный формирователь 2, индуктор 13 переменного поля, светодиоды 3, 4, генератор 5 возбуждения, спектральную лампу 6, циркулярный поляризатор 10, линзу 11, камеру поглощения 12, фотоприемник 14, широкополосный усилитель 15. 1 ил. Ё