Квантовый магнитометр с оптической ориентацией метастабильных атомов гелия Советский патент 1977 года по МПК G01R33/00 

(54) КВАНТОВЫЙ МАГНИТОМЕТР С ОПТИЧЕСКОЙ СМЭДЕНТАЦИЕЙ МЕТАСГАБИЛЬНЫХ АТШ40В ГЕЛИЯ шиежностью и, кроме того, позволил бы снизить требования к стабильности источника света накачки. Это достигается благодаря вьшолне}81ю системы регистрации резонансного сигнала в виде измерителя электропроводности плазмы, связанного с камерой поглощения и представляющего собой, например, высокочастотный амплитудный детектор, подключенный к выходу высокочастотного генератора, возбуждающего разряд в камере поглошения. На чертеже изображеш функциональная схелй магнитометра с оптической ориентацией метастабильных атомов гелия. Магнитометр содержит спектральную лампу 1 накачки с отражателем; поляроид 2 на длину волны 1,08мкм; пластинку ЗХ/4; камеру 4 поглощения; высокочастотный генератор 5 дня возбуждения разряда в лампе 1 накачки; высокотастотный генератор 6 для возбуждения слабого разряда в камере поглощения; радиочастотную катушку 7; снстему регистрации резонансного измерения электропроводности плазмы в камере поглощения, представляющую собой (в данном случае) высокочастотный амплитудный детектор 8; резонансный усилитель 9; синхронный детектор 10; генератор модуляции П; радиочастотный генератор 12 (элемешм 9,JO,11 представляет собой систему автоподстройки частоты генератора 12); систему измерения частоты радиочастотного генератора 13. Гелиевая лампа 1, в которой возбуждается безэлектрод|аж высокочастотный разряд создает резонансное излучение на длине золны ,083мкм. Это излучение, пройдя через циркулярный поляризатор (поляроид 2 и пластинку 3), попадает в камеру поглощения 4 и поглощается в ней метастабильным) атомами Не, которые создаются слабым высокочастотным разрядом. В результате этого поглощения и последую1цего излучения света происходит оптическая ориентация магнитных моментов метастайильных атомов Не в направле1ши луча света. Если к системе метастабильных атомов Не приложено перпендикулярно внешнему магштному полю слабоепеременное поле Не-,, которое создается радиочастотной катушкой 7, подключенной к радиочастотному генератору 12, и это переменное поле имеет частоту f, равнук частоте ларморовской прецессии магнитных моментов мегастаЗилыкых атомов Не во внешнем магнитном поле HO, то оптическая ориентация метастабилышх атомов Не будет разрушаться. При зтом iij THocTb электронов в Ш1ане разряда увеличиBaeifCHj что приводит к изменению злектропровод}Я5стм :ii4« rv j В камере поглои е5шя и, етедователь8Ю. - 1К:-.: SKMSO сетнала на выходе системы регист5 аз;к: (: ктропровод юс я плазрлъь. Этот сигнал иенс;. .уется дал г одяержакуз реаоги.пого зтачейя частоты f поля HI с помсшью системы автоподтройки частоты, в которую входят резонансный силитель 9, синхронный детектор 10 и генератор одуляции 11. Частота f радиочастотного поля связана с величиной постоянного магнитного поля Но. и, следовательно, может служить для измерения его величины. Кроме вь сокочастотного амплитудного детектора, вьшолненного в виде измерительного моста на полупроводниковых днодах, для регистрации; электропроводности плазмы можно применять и щзугие системы. В частности, можно использовать зондирование плазмы СВЧ-излучедаем или зондовый метод регистрации на постоянном токе. Применение системы регистрации изменения электропроводности плазмы для регистрации магнитного резонанса оптически ориентированных атомов Не позволяет исключить из конструкции устройства обычно используемый для этой цели фотоприемник и применить детали, которые стойки к воздействию радиавди и других излучеиш, обладают в несколько раз больщнм сроком службы, а также меньшей стоимостью. Кроме того, примекение системы регистрации электропроводности плаз-, MbJ позволяет более чем на два порядка снизить требования к стабильности источник света на-; качки. Формула изобретения Квантовый лигнитометр с сяттической оркентаШ ей метастабильных атомов гелия, содержащий спектральную лампу накачки, щгркулярный поляризатор, камеру поглощения, расположенные на одной оптической оси, выссасочастотные генераторы для возбуждения разряда в спектральной лампе и камере поглощения, охватывающую камеру поглощения, радиочастотную катущку с подключенным к ней радиочастотным генератором, систе1иу регистрации резонансного сигнала, выход которой подклю-чен к системе автоподстройки частоты радиочастотного генератора, и систему измерения частоты, отличающийся тем, что, с целью обеспечения помехозащищенности, повыщения надежности магнитометра и снижения требований к стабильности источника света накачки, система регистрации ре3ota iCHoro сигнала представляет собой измеритель , электропроводности плазмы, связанный с камерой поглощения и выполненный, например, в виде высокочастотного амплитудного детектора, подключенного к высокочастотного генератора, возбуждающего разряд в камере поглощения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе; 1 . R.b . .Oeophysics, 30 ,663,1955. Keyser A.R.,Rice J.A. anof ScheapefL.tJ. 3o№nae of Gatphysicae Resecef ch V 66 4i65 . 1951

vta