[发明专利]一种分离磁场强度与磁场梯度对高温光泵磁强计线宽影响的方法

说明书

本发明提供了一种分离磁场强度与磁场梯度对高温光泵磁强计线宽影响的方法，其中本发明高温光泵磁强计线宽测试装置，包括高温光泵磁强计系统、测试线圈、屏蔽桶、电流源。高温光泵磁强计系统放置于测试线圈中轴线，测试线圈放置于屏蔽桶内且同轴，电流源用于给测试线圈输入电流以产生可控磁场。采用上述装置可测试高温光泵磁强计内由磁场作用产生的共振峰线宽，线宽最终表征磁强计灵敏度。由于磁场强度与磁场梯度通过不同机理对线宽产生影响，通过控制变量法分离二者对其的影响，最终得出二者对线宽影响的定量关系，与理论公式做对比。采用此方法可完善高温光泵磁强计系统模型，测量其梯度容忍度，同时对压窄线宽以达到更高灵敏度有积极作用。

技术领域

本发明涉及地磁测量技术领域，具体涉及一种高温光泵磁强计系统，以及分离磁场强度与磁场梯度对高温光泵磁强计线宽影响的方法，应用此方法可完善高温光泵磁强计系统模型，测量其梯度容忍度，同时对压窄线宽以达到更高灵敏度有积极作用。

背景技术

光泵磁强计利用被特定频率圆偏振抽运光极化的高密度热原子(约140℃)，在与抽运光方向一致的外磁场作用下会进行拉莫尔进动，其进动频率ω与外磁场B在一定范围内成正比，ω＝γB。在垂直于抽运光方向施加一束线偏振检测光，利用法拉第旋光效应来检测原子系综的变化。在与外磁场垂直平面施加横向旋转磁场，当其旋转频率与进动频率一致时发生共振，检测幅值达到最大，从而完成测量磁场的目的。当磁场强度较大时，磁共振峰内部会进一步分裂，导致整体磁共振峰的线宽增加。敏感源热原子装于玻璃气室内，当气室处于梯度磁场中时，由于玻璃气室的空间尺寸导致不同原子系综感受到磁场强度值不一致，最终反映于共振峰上时，使其线宽增加。而在使用测试线圈来模拟待测磁场时，磁场强度与磁场梯度会同时变化，无法确定二者中哪一因素导致磁共振峰的加宽。因此，为了更精确地描述高温光泵磁强计系统，在已有高温光泵磁强计测试系统的基础上，亟需找到一种可以分离磁场强度与磁场梯度对高温光泵磁强计线宽影响的方法。

发明内容

本发明的目的在于分离磁场强度与磁场梯度对高温光泵磁强计线宽影响，完善高温光泵磁强计系统模型。另外，应用此方法可测量其其梯度容忍度，同时对压窄线宽以达到更高灵敏度有积极作用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高温光泵磁强计线宽测试装置，包括高温光泵磁强计系统、测试线圈、屏蔽桶、电流源。其中，高温光泵磁强计系统位于测试线圈中央，测试线圈位于屏蔽桶内部前后平齐且同轴，电流源位于外部，与测试线圈间用线缆连接。

在上述的高温光泵磁强计线宽测试装置中，高温光泵磁强计系统采用加热到140℃的高温高密度K原子做敏感源，敏感方向为z方向。

在上述的高温光泵磁强计线宽测试装置中，测试线圈由铜导线绕制而成不同形状，可通过电流源控制，产生x、y、z方向不同强度、均匀度的磁场。

在上述的高温光泵磁强计线宽测试装置中，屏蔽桶是一种常用设备，用于屏蔽外界地磁环境，其可同时大幅降低外界对内部磁场强度的干扰与磁场噪声的干扰。

在上述的高温光泵磁强计线宽测试装置中，电流源是一种常用设备，其输出连接于测试线圈引出线，用于给其供电。

一种分离磁场强度与磁场梯度对高温光泵磁强计线宽影响的方法，包括如下步骤：

(1)电流源施加一定电流于测试线圈，将高温光泵磁强计放置于测试线圈中轴线并移动不同位置，测试不同位置处的磁场值以及磁共振峰线宽。拟合出位置与磁场强度的4次曲线。

(2)对磁场强度曲线图求导，即可得出位置与磁场梯度的3次曲线图。

(3)改变不同电流值，重复步骤1，获得不同磁场强度、位置曲线图。

(4)改变不同电流值，重复步骤2，获得不同磁场梯度、位置曲线图。