《光學原子磁力儀原理及套用》以銫原子磁力儀為代表，介紹光學原子磁力儀的發展、理論、特性、噪聲、製作方法等內容。本書共12章，內容主要包括磁場測量的套用領域、原子磁力儀及其發展、銫原子磁力儀的理論基礎、全光銫原子標量磁力儀、銫原子矢量磁力儀、磁力儀的量子極限噪聲、銫原子磁力儀物理系統的參數分析、銫原子磁力儀閉環系統的研製與測試、磁禁止裝置、無磁熱氣流加熱溫控裝置、雷射器與穩頻技術、兩種微小偏轉角檢測方法等。
基本介紹
- 中文名：光學原子磁力儀原理及套用
- 書號：9787030734815
- 頁數：176 頁
- 字數：228000
- 出版時間：2022年11月1日
- 出版社：科學出版社
- 作者：孫偉民等
- 裝幀：平裝
目錄
前言
第1章磁場測量的套用領域1
1.1地質勘探1
1.2軍事領域3
1.3心磁腦磁測量5
1.4地震預測6
1.5工業領域7
1.6其他套用8
參考文獻9
第2章原子磁力儀及其發展12
2.1核子旋進磁力儀12
2.2光泵磁力儀13
2.3超導量子干涉磁力儀16
2.4新型原子磁力儀17
2.4.1原子磁力儀的發展現狀18
2.4.2原子磁力儀的發展趨勢24
參考文獻29
第3章銫原子磁力儀的理論基礎37
3.1銫金屬原子37
3.2外磁場中的銫原子39
3.2.1塞曼效應39
3.2.2拉莫爾進動41
3.3雷射泵浦與原子極化過程42
3.3.1雷射泵浦的理論模型42
3.3.2銫原子D1線泵浦時的粒子數分布43
3.4原子自旋極化的光學檢測46
3.4.1圓雙折射檢測46
3.4.2圓二向色性檢測46
3.5極化銫原子的弛豫48
3.5.1自旋交換碰撞弛豫49
3.5.2自旋破壞碰撞弛豫50
3.5.3極化原子與器壁的碰撞弛豫51
3.6光譜線型及線寬52
3.6.1自然線寬53
3.6.2緩衝氣體的壓力增寬53
3.6.3都卜勒增寬55
3.6.4渡越增寬55
3.6.5飽和增寬56
參考文獻56
第4章全光銫原子標量磁力儀58
4.1Bell-Bloom磁力儀基本原理58
4.1.1玻爾茲曼分布58
4.1.2原子極化的物理過程59
4.1.3理論回響曲線62
4.2弱磁場下磁力儀共振光譜的研究63
4.2.1物理系統的實現63
4.2.2靈敏度分析66
4.3強磁場下磁力儀共振光譜的研究68
4.3.1非線性塞曼效應68
4.3.2強磁場下的共振光譜理論70
4.3.3強磁場下共振光譜的試驗結果72
參考文獻73
第5章銫原子矢量磁力儀75
5.1矢量原子磁力儀的工作原理75
5.2矢量原子磁力儀的設計與性能分析76
5.2.1矢量磁場的建立76
5.2.2矢量原子磁力儀的靈敏度分析80
參考文獻83
第6章磁力儀的量子極限噪聲84
6.1三種原子磁力儀84
6.2轉換係數85
6.2.1B1型原子磁力儀85
6.2.2B0型原子磁力儀86
6.2.3Bx、By和Bz型原子磁力儀87
6.3自旋投影噪聲96
6.4光子散粒噪聲99
6.5光頻移噪聲100
6.6橫向弛豫時間的計算101
6.6.1抽運光引起的弛豫率101
6.6.2自旋破壞碰撞弛豫率102
6.6.3自旋交換弛豫率102
6.6.4側壁碰撞破壞弛豫率103
參考文獻103
第7章銫原子磁力儀物理系統的參數分析106
7.1磁力儀的頻率回響和靈敏度分析106
7.1.1磁力儀的頻率回響106
7.1.2磁力儀的靈敏度分析108
7.2磁力儀物理系統回響頻寬的測試與分析111
7.2.1泵浦光調製器-探測器系統的回響時間測量111
7.2.2磁力儀物理系統的回響時間測量112
7.3影響磁力儀性能的參數分析114
7.3.1雷射頻率的影響115
7.3.2雷射光強的影響118
7.3.3泵浦光光斑大小的影響121
7.3.4泵浦光調製波形和調製幅度的影響122
參考文獻124
第8章銫原子磁力儀閉環系統的研製與測試125
8.1銫原子磁力儀共振頻率跟蹤鎖定的方法125
8.1.1正弦調製鎖頻125
8.1.2半高寬鎖頻126
8.1.3色散零點鎖頻127
8.2銫原子磁力儀數字頻率跟蹤系統的研製127
8.2.1數字頻率跟蹤系統的方案設計127
8.2.2系統的工作流程128
8.3銫原子磁力儀閉環性能測試130
8.3.1磁場跟蹤測試130
8.3.2閉環靈敏度測試130
8.3.3回響速度測試132
參考文獻133
第9章磁禁止裝置134
9.1磁禁止裝置簡介134
9.1.1磁禁止的基本原理134
9.1.2磁導率的影響因素135
9.2磁禁止裝置的禁止係數136
9.2.1單層球形禁止裝置的禁止係數136
9.2.2單層圓柱形禁止裝置的禁止係數137
9.2.3多層磁禁止裝置的禁止係數分析138
9.3磁禁止裝置的參數最佳化142
9.3.1球形禁止裝置的尺寸最佳化142
9.3.2圓柱形禁止裝置的尺寸最佳化142
9.4圓柱形禁止筒的軸向磁場分布144
參考文獻147
第10章無磁熱氣流加熱溫控裝置148
10.1幾種加熱方式的對比分析148
10.2熱氣流加熱系統的設計與測試149
10.3光纖光柵測溫系統151
參考文獻153
第11章雷射器與穩頻技術154
11.1雷射器的選擇154
11.2飽和吸收譜穩頻技術155
11.2.1飽和吸收譜穩頻的原理155
11.2.2飽和吸收譜穩頻的方法156
11.3消都卜勒極化譜技術158
11.3.1消都卜勒極化譜原理158
11.3.2消都卜勒極化譜試驗裝置160
11.4線性磁光效應穩頻技術161
11.4.1線性磁光效應穩頻基本原理162
11.4.2不同角度下DAVLL的理論曲線163
11.4.3試驗方法165
參考文獻167
第12章兩種微小偏轉角檢測方法168
12.1分光束檢測法168
12.1.1分光束檢測法的基本原理168
12.1.2光電轉換電路的設計169
12.1.3分光束檢測法的系統性能測試170
12.2法拉第調製技術171
12.2.1法拉第調製技術的基本原理171
12.2.2法拉第調製技術性能測試173
參考文獻175
