[发明专利]一种具有连续空间分辨能力的磁场测量装置及方法

权利要求书

1.一种具有连续空间分辨能力的磁场测量装置，其特征在于，包括：

真空工作腔(1)，所述真空工作腔(1)的腔体上开设纳秒激光入口、连续激光入口以及分裂光线出口，纳秒激光入口、连续激光入口以及分裂光线出口上分别安装有石英玻璃(2)；腔体内部设置有附着杆(5)，所述附着杆(5)上附着有示踪剂；

纳秒激光器(7)，所述纳秒激光器(7)用于产生纳秒激光束(8)，所述纳秒激光束(8)由纳秒激光入口进入腔体内，聚焦于示踪剂上，产生诱导等离子体(10)；

连续激光器(15)，所述连续激光器(15)用于产生连续激光束(16)，所述连续激光束(16)由连续激光入口进入腔体内，聚焦于待测空间以模拟钠离子的分裂光线(3)，分裂光线(3)由分裂光线出口射出，并成像于光谱仪狭缝(14)上。

2.根据权利要求1所述的具有连续空间分辨能力的磁场测量装置，其特征在于，所述纳秒激光器(7)与纳秒激光入口的石英玻璃(2)之间的光路上设置有第一平凸透镜(9)；连续激光器(15)与连续激光入口的石英玻璃(2)之间的光路上设置有透镜(17)；分裂光线出口的石英玻璃(2)与光谱仪狭缝(14)之间的光路上依次设置第二平凸透镜(12)和第三平凸透镜(13)。

3.根据权利要求1所述的具有连续空间分辨能力的磁场测量装置，其特征在于，所述附着杆(5)为绝缘杆、绝缘绳、铜棒或铝棒，所述示踪剂为氯化钠晶体(6)。

4.一种具有连续空间分辨能力的磁场测量装置，其特征在于，包括：

真空工作腔(1)，所述真空工作腔(1)的腔体上开设纳秒激光入口、连续激光入口以及分裂光线出口，纳秒激光入口、连续激光入口以及分裂光线出口上分别安装有石英玻璃(2)；腔体内部设置有阳极(11)、阴极(18)以及附着杆(5)，所述附着杆(5)上附着有氯化钠晶体(6)；所述附着杆(5)固定在阴极(18)和阳极(11)之间；所述阴极(18)位于连续激光入口处，阳极(11)的侧面开口，开口与分裂光线出口相对；阳极内部设置反射镜(4)，所述反射镜(4)用于将分裂光线(3)反射至分裂光纤出口；

纳秒激光器(7)，所述纳秒激光器(7)用于产生纳秒激光束(8)，所述纳秒激光束(8)由纳秒激光入口进入腔体内，聚焦于氯化钠晶体(6)上，产生诱导等离子体(10)；

连续激光器(15)，所述连续激光器(15)用于产生连续激光束(16)，所述连续激光束(16)由连续激光入口进入腔体内，聚焦于待测空间以模拟钠离子的分裂光线(3)，分裂光线(3)由分裂光线出口射出，并成像于光谱仪狭缝(14)上。

5.根据权利要求4所述的具有连续空间分辨能力的磁场测量装置，其特征在于，所述纳秒激光器(7)与纳秒激光入口的石英玻璃(2)之间的光路上设置有第一平凸透镜(9)；连续激光器(15)与的石英玻璃(2)之间的光路上设置有透镜(17)；分裂光线出口的石英玻璃(2)与光谱仪狭缝(14)之间的光路上依次设置第二平凸透镜(12)和第三平凸透镜(13)。

6.根据权利要求4所述的具有连续空间分辨能力的磁场测量装置，其特征在于，所述附着杆(5)为铜棒或铝棒，直径为2mm。

7.一种采用权利要求1-6任一项所述装置的具有连续空间分辨能力的磁场测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

在待测空间固定附着杆(5)；

在附着杆(5)的表面均匀涂覆饱和氯化钠溶液；

将氯化钠溶液自然风干或用热源烘干，直至溶液中的水分完全蒸发从而在固态物体表面形成一层细密的氯化钠晶体(6)；

开启纳秒激光器(7)，纳秒激光出射方向对准涂覆的氯化钠晶体(6)；

在纳秒激光器(7)与附着杆(5)之间添加透镜(17)，使纳秒激光聚焦于氯化钠晶体(6)的表面，调整透镜(17)的位置使纳秒激光的聚焦点达到最小；

使用连续激光器(15)聚焦于待测空间以模拟钠离子的分裂光线(3)，并用4-f光学系统将聚焦产生的光斑成像至光谱仪狭缝(14)上；

沿附着杆(5)的径向方向直线移动连续激光器(15)的聚焦点，保持聚焦点始终位于待测量区域，同时校准4-f光学系统以保持光斑所成的像，使其在运动过程中始终位于光谱仪狭缝(14)上；

在校准完毕后，用真空泵将待测区域抽至真空，使其气压低于7×10^-2Pa；

开启纳秒激光器(7)，聚焦的激光在被测磁场中对氯化钠晶体(6)进行烧蚀和激发，从而产生诱导等离子体(10)；

诱导等离子体(10)在待测空间中进行扩散运动；

使用光谱仪对沿扩散方向所有空间位置的分裂光线(3)同时进行收集；

对实验谱线进行拟合，得到连续空间处的磁感应强度的大小。