《原子干涉重力測量中磁場梯度效應研究》是依託華中科技大學，由段小春擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：原子干涉重力測量中磁場梯度效應研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：段小春
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
高精度重力測量在地球物理、地下勘探和慣性導航等領域有著重要的套用。在高精度原子干涉重力測量中，干涉區磁場梯度會引起不可忽略的偏差。本課題擬利用磁敏感原子干涉儀對干涉區的磁場梯度進行精確測量，根據測量結果計算出磁場梯度引起的偏差，並與實驗結果對比。通過雙原子噴泉同時差分測量的方法，實現磁場梯度測量精度好於1μG/mm，以此來解決我們採用原子干涉儀在10^(-10)g水平測量重力加速度實驗中磁場梯度引起的偏差問題。另外，本方法還可以套用於原子噴泉鐘、原子干涉重力梯度儀、陀螺儀等精密測量中。
結題摘要
高精度重力測量在地球物理、地下勘探和慣性導航等領域有著重要的套用。在高精度原子干涉重力測量中，干涉區磁場梯度會引起不可忽略的偏差。本課題利用磁敏感原子干涉儀對干涉區的磁場梯度進行精確測量，根據測量結果計算出磁場梯度引起的偏差，並與實驗結果對比，以此來解決我們採用原子干涉儀在更高水平測量重力加速度實驗中磁場梯度引起的偏差問題。本項目原計畫有三個主要研究內容，第一是高精度磁場梯度測量研究，第二是利用磁場梯度數據對重力測量的修正計算研究，第三是磁場梯度影響的對比實驗研究。針對這三個研究內容，首先，我們在前期已經實現7μG/mm解析度水平的磁場梯度測量基礎上，進一步分析了原子團溫度、AC-Stark頻移等的影響，將磁場梯度測量精度提高到了1μG/mm水平。同時，我們進一步考慮磁場梯度在干涉脈衝作用時段的影響，以及干涉過程中兩條路徑在空間分離的實際情況，完善了磁場梯度影響的修正計算。最後，我們分別在拉曼光速度不敏感和敏感兩種配置下進行了調製實驗，即改變偏置線圈電流，比較兩種電流情況下，修正計算給出的磁場梯度影響和實驗實際測出的影響。該對比實驗證實通過該方法我們可以將磁場梯度影響修正到35μGal水平。進一步結合反轉拉曼光方向方法，可以將磁場不均勻影響減小至0.1μGal水平。這些研究，加深了我們對原子干涉儀中磁場梯度影響的理解，為原子干涉重力更高精度測量以及其它涉及到磁場影響的原子干涉精密測量提供了一種有效的解決方案。另外，在本項目執行過程中，我們受到啟發，通過改變磁場梯度來控制原子干涉儀的相移，可以將原子干涉重力梯度儀的兩個干涉條紋同時鎖定在條紋中心。這種雙條紋鎖定將我們課題組原子干涉重力梯度測量靈敏度提高了3倍，而採樣率提高了10倍，並且該方法可以推廣到原子干涉轉動測量、原子干涉萬有引力常數測量等精密測量實驗中。
