САМО ГЕНЕРИРУЮЩИЙ НА ЛАРМОРОВСКОЙ ЧАСТОТЕ КВАНТОВЫЙ МАГНИТОМЕТР С ОПТИЧЕСКОЙ НАКАЧКОЙ Советский патент 1971 года по МПК G01V3/40 

Изобретение относится к магнитометрическим устройствам и может нрименяться в технике точного измерения земного или космического магнитных полей и их вариаций, связанных как € природными, так и с искусственно вызванными явлениями.

Известны самогенерирующие квантовые магнитометры с оптической накачкой атомов щелочных металлов, в основном цезиевые и рубидиевые, которые содержат чувствительные элемент и схему регистрации частоты.

Однако эти магнитометры имеют ряд недостатков. Зависимость между измеряемым магнитным полем и частотой генерации является у них нелинейной. Это заставляет вводить соответствующую поправку для точного измерения модуля полного вектора магнитного поля или его компонент, что делает прибор значительно сложнее. Та,кие магнитометры дают резонансный сигнал с неразрешенной структурой. Это приводит к тому, что показания такого прибора (частота генерации в зависимости от величины внещнего магнитного поля) обладают большой ориентационной зависимостью, т. е. существенно зависят от угла между оптической осью прибора и направлением внешнего магнитного поля.

их температурная зависимость, требующая жесткого термостатирования и создающая дополнительные трудности при эксплуатации устройства. Наконец, -быстродействие таких

магнитометров, т. е. частотная зависимость чувствительности прибора к вариациям магнитного поля, невелико и является недостаточным для ряда применений.

Цель предлагаемого изобретения - получение в магнитных полях не ниже земного линейной зависимости между магнитным полем и частотой сигнала, исключение температурной зависимости показаний, снижение инерционности магнитометра и уменьшение

ориентационной зависимости.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом.

Магнитометр содержит генератор 1 для возбуждения разряда в гелиевой лампе и в

камере поглощения, гелиевую лампу 2 со -сферическим отражателем 5, поляроид 4 и пластинку 5 для получения света круговой поляризации, камеру 6 поглощения, линзу 7, фотоприемник 8, широкополосный усилитель 9

с заданной фазовой характеристикой, радиочастотную катушку 10 и схему 11 измерения частоты.

длине волны l,083ij,. Это излучение, пройдя через круговой поляризатор, попадает в камеру 6 поглощения и взаимодействует в ней с метастабильными атомами Не, которые создаются слабым высокочастотным разрядом. При наличии внешнего постоянного Но и радиочастотного, создаваемого катушкой 10, магнитных полей, световой луч, прошедший через камеру 6 поглощения, будет модулирован по амплитуде, если угол между достоянным магнитным полем и лучом света не равен 0° или 90°. Частота этой модуляции равна частоте зеемановских переходов. Этот сигнал используется для поддержания непрерывных колебаний с помощью канала положительной обратной связи, в который входят широкополосный усилитель 9 и радиочастотная катушка 10.

Для выполнения условий самовозбуждения широкополосный усилитель 9 должен иметь определенную фазовую и амплитудную характеристику во всем диапазоне частот работы прибора. Частота автоколебаний в такой системе линейно связана с модулем вектора напряженности постоянного магнитного поля Но и, таким образом, может использоваться для измерения этого магнитного поля и его вариаций.

Предмет изобретения

Самогенерирующий на ларморовской частоте квантовый магнитометр с оптической накачкой, содержащий чувствительный элемент и схему регистрации частоты, отличающийся тем, что, с целью получения в магнитных полях не ниже земного линейной зависимости между магнитным полем и частотой сигнала, исключения температурной зависимости показаний, снижения инерционности прибора и уменьшения ориентационной зависимости, его чувствительный элемент выполнен в виде спинового генератора с оптической накачкой и магнитным резонансом метастабильных атомов гелия-4.