CPT原子磁力仪的初步研究

摘要

随着科学技术的进步和经济发展，对于物理常量的精密测量变得非常重要。磁场在空间中是广泛存在的，对于磁场的精密测量，成为在很多领域的一种研究手段。精密原子磁力仪在地质勘查，工业检测，医疗诊断，国防等方面有着广泛的应用，本文主要是对能够投入实际使用的原子磁力仪进行初步的研究。 本文研究了两种基于量子效应的原子磁力仪。一种是光泵磁力仪，有很高的灵敏度和采样率，并在实验中探测出光泵信号。一种是基于相干布居囚禁(CPT)效应的原子磁力仪，在完成了初步的原理性实验后，我们评估了信号的噪声，研究了一些提高信噪比的手段，并且找到了在实验室条件下测量较强磁场时信号失真的原因，最后实现初步的闭环锁定。第一章介绍了磁力仪的研究背景，包括研究的意义及常见的磁力仪工作原理，优缺点等。第二章阐述了光泵和CPT磁力仪的原理，实验系统的搭建，信号的处理等情况，并且最后对信号线宽及信噪比的影响因素进行分析。第三章介绍了CPT型原子磁力仪的部分模块。最后一章为总结，并对于国内外磁力仪的发展及应用进行了展望。

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致谢

摘要

第1章 引言

1．1 研究意义

1．2 典型的几种磁力仪

1．2．1 磁通门磁力仪

1．2．2 光泵磁力仪

1．2．3 质子磁力仪

1．2．4 超导量子干涉磁力仪

1．2．5 相干布居囚禁磁力仪

第2章 磁力仪的实验研究

2．1 Zeeman效应

2．2 激光光泵原子磁力仪

2．3 CPT原子磁力仪

2．3．1 CPT原理

2．3．2 CPT磁力仪实验平台的建立

2．3．3 激光的调制与稳频

2．3．4 信号检测与梯度分析

2．3．5 噪声分析及初步闭环锁定

2．3．6 偏振的分析及处理

第3章 CPT原子磁力仪系统的集成

3．1 物理器件集成化方案

3．2 信号处理系统

3．2．1 激光器

3．2．2 信号源

3．2．3 PID控制器

3．2．4 总体集成系统

第4章 总结与展望

4．1 总结

4．2 展望

参考文献