Квантовый магнитометр с оптической ориентацией метастабильных атомов гелия Советский патент 1976 года по МПК G01R33/00 

Описание патента на изобретение SU532831A1

Изобретение относится к области магни метрических устройств и может найти применение в технике точного измерения земн го космического и искусственно создаваемых магнитных полей, Известные квантовые магнитомеры с оптической ориентацией атомов шелочных металлов и гелия обладают самой высокой из известных магнитометрических устройст чувствительностью и точностью . Однако такие магнитометры имеют нелинейную зависимость между величиной измеряемого магнитного поля и частотой магнитного резонанса, что требует введения соответствующих поправок при точном измерении магнитного поля. Кроме того,, атомы шелочных металлов имеют в слабых полях ( 1 гс) неразрешенную сверхтонкую структуру спектра, что приводит к уг- ловой зависимости показаний магнитометра Такие магнитометры также имеют значительную температурную .зависимость чувствительности, что требует тщательного термостатирования l. Известен также квантовый магнитометр с оптической ориентацией метастабипьных атомов гелия, содержащий спектральную лампу накачки, циркулярный поляркаатор, камеру поглощения, фотоприемник, высокочастотные генераторы для возбуждения разряда в спектральной пампе накачки и в камере поглощения, радиочастотный контур, охватывающий камеру поглощения, радиочастотный генератор, систему автоподстрой- ки частоты радиочастотного генератора и систему измерения частоты f2. Такой магнитометр имеет линейную зависимость между частотой магнитного резонанса и величиной измеряемого магнитного поля и не требует термостатирования. Однако в этом магнитометре для регистрации магнитного резонанса метастабиль- ных атомов гелия применен фотоприемник, который регистрирует изменение интенсивности света накачки, проходящего через камеру поглощения . При такой регистрации фотоприемник подвергается интенсивной пос«тоянной засветке, что приводит к появлению значительной постоянной составляющей тока в цепи фотоприеьшика и, спедоватепьно, к большому уровню шумов. Кроме того, в та|ком устройстве необходимо обеспечить вы-ь рокую стабильность источника света нака Цепь изобретения - повысить чувствительность магнитометра и снизить требо- вания к стабильности источника света накёчЭто достигается тем, что квантовый магнитометр с оптической ориентацией метастабипьных атомов гелия снабжен ок(ватывающим камеру поглощения отражате- 1лем с диэлектрическим покрытием, пропускаю 1щим излучение на дл1р1е волны света накач- (ки (l,O83 мкм) и отражающим излучение IB видимой и ультрафиолетовой областях спе 1тра, а сигнал магнитного резонанса регистА рируется фотоприемником, который обладает высокой спектральной чувствительностьк iB видимой и ультрафиолетовой областях {спектра и регистрирует изменение интенсив |ности излучения плазмы в камере поглоще- ния при магнитном резонансе/ На чертеже представлена функциональна схема квантового магнитометра с оптичес-j кой ориентацией метастабильных атомов гелия Магнитометр содержит спектральную лам1пу 1 накачки с отражателем, поляроид 2 ,на волны 1,083 мкм, пластинку 3/ ,/А/4, камеру поглощения 4, отражатель 5 с диэлектрическим покрытием, высокочасто1г,ный генератор 6 для возбуждения разряда в спектральной лампе накачки, высокочастотный генератор 7 для возбуждения слабого разряда в камере поглощения, радио- ; частот 1ую катушку8, фотоприемник 9, резбнансный усилитель 1О, фоточувствительный:, {детектор 11, генератор модуляции 12 радио|частотный генер атор 13, систему 14 изме.рения частоты Гелиевая пампа, в которой возбуждает|Ся безэлектродный высокочастотный разряд, :создает резонансное .излучение на длине волны 1,О83 мкм. Это излучение, пройдя через циркулярный поляризатор и отражатель, который является пропускающим фильтром на этой-длине волны, попадает в каме- ру поглощения и поглощается в ней мета Стабильными атомами Не j которые создаются слабым высокочастотным разрядом. В результате этого происходит оптическая ориентация магнитных моментов метаст&бнльных атомов Не в направлении луча света. Измеряемое магнитное попе Н ориентировано также в атом направлении. Если к системе метастабипьных атомов Не приложено перпендшсупярно к магнитному пошо Ид , слабое радвочастотное п( е Н, частота которого равна ларморовсой частоте атомов Не в магнитном поле , то оптическая ориентация метастабильых атомов Не будет разрушаться. При том интенсивность излучения на всех пи шх атомов гелия видимой и ультраиолетовой областей спектра увеличиватся Изменение интенсивности капу- чения атомов гелия в плазме г ового разряда, как и само это излучение, является изотропным. При помоши отражателе это излучение собирается почти в полном гелесном угле и регистрируется фотоприемпиком. Резонансный сигнал с нагрузки фогопр1змника поступает на вход узкополос- ного усилителя и далее на вход системы |автоподстройки частоты радиочастотного генератора. Частота радиочастотного генератора f измеряется частотомером. Величина измеряемого магнитного попя ределяется из соотношения HQ i/y где гиромагнитное отношение метастабиль|JHoro атома Не , известное с большой точ |ностью. Таким образом, применение отражателя Ь диэлектрическим покрытием дает возможность регистрировать сигнал магнитного резонанса на длинах волн, отличных от дл№ны волны света накачки, и устранить пря1мую зж;ветку фотоприемника источником света накачки. Вследствие этого боле чем , |на порядок уменьшается величина постоянной составляюш;ей тока фотоприе шика, а следовательно, уменьшается и уровень шумов фотоприемника. Благодаря возможности использования фотоприемншса в видимой и ультрафиолетовой областях спектра, который имеет квантовый выход больший, по сравнению с фотоприемниками, регистрируюишми свет с длиной волны 1,083 мкм, и -. применению отражателя с диэлектрическим покрытием чувствительность магнитометра увеличится почти на порядок. Кроме того, поскольку свет спектральной лймпь лакачки- не регистрируется фо- топриешшком, требования к стабильности источника- -CBeTa накачки уменьшаются в 10 раз. Формула зобретения Квантовый магнитометр с оптт1ческой -Ориентацией метастабильных атомов гелия, содержащий спектральную лампу накачки, Циркулярный поляризатор, камеру погпои:е- |ния, фотоприемник, расположенные на одной оптической оси, высокочастотные генераторы для возбуждения разряда в каме-

ре поглощения и спектральной лампе накачки, радиочастотную катушку, охватывающую камеру поглощения с подключенным к ней ,радночастотным генератором, систему автоподстройки радиочастотного генератора н систему измерения частоты, отличающийся тем, что, с целью повы4шения чувствительности магнитометра и снижения требований к стабильности источника света накачки, он снабжен охватьша4 юшим камеру поглощения отражателем с диэлектрическим покрытием, пропускающим

;излучение, соответствующее длине волны света накачки, а фoтoпpиe a ик вьполнен чувствительным к излучению камеры

погпощения только в видимой и ультрафиолетовой областях спектра.

Источники информации, принятые во вни (мание при экспертизе: , 1. Je-nsen H.,Geoptiysics v. зо, 875, 1965.

2. А.К. Keifser, J. A-Hice und L.T-Stiear-er. 1огяаг of (jeophvs-Tles. v.66, 4163, 196V

(прототип).

Похожие патенты SU532831A1

название год авторы номер документа
Чувствительный элемент самогенерирующего квантового магнитометра с оптической ориентацией метастабильных атомов гелия 1975
  • Блинов Евгений Владимирович
  • Власенко Леонид Сергеевич
  • Житников Рэм Анатольевич
  • Севастьянов Борис Никитович
SU528522A1
Квантовый магнитометр с оптической ориентацией метастабильных атомов гелия 1975
  • Блинов Евгений Владимирович
  • Власенко Леонид Сергеевич
  • Житников Рэм Анатольевич
  • Севастьянов Борис Никитович
SU569972A1
Квантовый магнитометр 1975
  • Блинов Евгений Владимирович
  • Житников Рэм Анатольевич
  • Кулешов Петр Петрович
SU578630A1
САМО ГЕНЕРИРУЮЩИЙ НА ЛАРМОРОВСКОЙ ЧАСТОТЕ КВАНТОВЫЙ МАГНИТОМЕТР С ОПТИЧЕСКОЙ НАКАЧКОЙ 1971
SU297321A1
Способ измерения напряженности магнитного поля 1984
  • Блинов Евгений Владимирович
  • Кулешов Петр Петрович
SU1291907A1
Квантовый магнитометр 1978
  • Пак Виктор Павлович
  • Жиров Геннадий Кириллович
  • Усенко Владимир Петрович
SU712787A1
Щелочный самогенерирующийМАгНиТОМЕТР 1977
  • Блинов Евгений Владимирович
  • Житников Рэм Анатольевич
  • Кулешов Петр Петрович
SU796779A1
Магнитометр с оптической накачкой 1979
  • Клюшкин Павел Александрович
  • Тиль Анатолий Валентинович
  • Фролов Валерий Николаевич
SU813344A1
Магнитометр 1980
  • Пестов Евгений Николаевич
  • Иванов Сергей Алексеевич
SU947795A1
МНОГОКАНАЛЬНАЯ ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА 2019
  • Осадчий Алексей Евгеньевич
  • Вершовский Антон Константинович
RU2720055C1

Реферат патента 1976 года Квантовый магнитометр с оптической ориентацией метастабильных атомов гелия

Формула изобретения SU 532 831 A1

Hff

SU 532 831 A1

Авторы

Блинов Евгений Владимирович

Власенко Леонид Сергеевич

Житников Рэм Анатольевич

Севастьянов Борис Никитович

Даты

1976-10-25Публикация

1975-07-04Подача