《用於精密測量的抗弛豫鍍膜原子氣室的研究》是依託復旦大學，由趙凱鋒擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：用於精密測量的抗弛豫鍍膜原子氣室的研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：趙凱鋒
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
抗弛豫鍍膜可以極大延長鹼金屬原子氣室內原子自旋態的壽命，降低基本量子噪聲，提高原子系綜的測量精度和靈敏度，被套用在磁力儀，陀螺儀，原子鐘和自旋壓縮等精密測量物理的各個領域。然而目前人們對鍍膜並沒有完全理解，鍍膜抗弛豫本領的重複性差。本課題組在過去對OTS和石蠟鍍膜的研究中已經積累了豐富的經驗並取得一些有特色的成果。本研究將對幾種主要鍍膜展開綜合比較，對壁碰撞引起的縱向，橫向和超精細弛豫過程展開系統的研究，測量表面溫度，原子種類等因素對鍍膜壁弛豫的影響，從而闡明鹼金屬原子在鍍膜表面的自旋弛豫機制。此外我們還將調查如光致脫附等鍍膜氣室特有的現象對精密測量的影響。在此基礎上，我們將通過對鍍膜製作過程中幾個關鍵步驟做變化比較，排除製作過程中的不確定因素，從而改進現有鍍膜技術，研製出抗弛豫本領更強，更穩定的優質鍍膜。我們的研究將使得抗弛豫鍍膜氣室對精密測量物理的發展發揮更大的推動作用。
結題摘要
抗弛豫鍍膜可以極大延長鹼金屬原子氣室內原子自旋態的壽命，降低基本量子噪聲，提高原子系綜的測量精度和靈敏度，被套用在磁力儀，陀螺儀，原子鐘和自旋壓縮等精密測量物理的各個領域。然而目前人們對鍍膜並沒有完全理解，鍍膜抗弛豫本領的重複性差，不同鍍膜抗弛豫本領差異的原因也不清楚。本研究對幾種主要鍍膜展開綜合比較，對壁弛豫機制，自旋噪聲等，和精密測量密切相關的一些問題展開了深入的研究。我們首先發現三氯十八矽烷（OTS）和石蠟鍍膜表面自旋弛豫機制的主要差異來自於鍍膜的覆蓋率而非鍍膜材料本身。為了提高OTS鍍膜的覆蓋率，我們通過增加OTS溶液水分的方法，取得多層的OTS鍍膜。實驗發現這種鍍膜方法具有較高抗弛豫效果穩定性，然而獲得的多層膜不能在高於120度的銣蒸氣環境中長期工作。我們有試圖通過增加鍍膜的緻密性來提高鍍膜覆蓋率並保持其耐高溫性能。目前已經獲得可以在130攝氏度下長期工作，並且無弛豫碰撞次數大於800次的OTS鍍膜。我們還比較了多種不同鏈長的長鏈烷烴，發現四十四碳烷烴的無弛豫碰撞次數最高可達到15000次以上。我們還研製了一種新的聚乙烯鍍膜材料，其無弛豫碰撞次數在常溫下接近20000次，隨著溫度的升高而降低，一直到120攝氏度還能具備接近OTS鍍膜的抗弛豫本領。我們還細緻研究了抗弛豫鍍膜氣室中非極化銣原子的自旋噪聲譜，明確了自旋噪聲功率和探測光光斑面積的反比關係，並給出了一個精確描述自旋噪聲譜的理論模型。我們的這一系列研究成果將促進抗弛豫鍍膜氣室在精密測量物理中的套用。
