如何设计磁偏角测量仪

光泵磁力仪是一种高灵敏度的磁测量设备。它是基于某些元素的原子在外磁场中的塞曼分裂，利用光泵浦技术和磁振动技术发展起来的。根据量子理论，在外磁场T中，具有自旋简并的亚原子粒子(如核子和电子)的能级分裂成一些磁亚能级(或塞曼能级)。光谱表现就是谱线分裂，就是塞曼效应，塞曼获得了1902(第二届)诺贝尔物理学奖。分裂能级之间的能量差通常与外部磁场成比例。当粒子在分裂能级之间跳跃时，会发射或吸收电磁波，电磁波的频率与磁子能级之间的能量差成正比。通过测量这种电磁波的频率，就可以测出磁场。光泵磁力仪是一种在实际生产和科技应用中具有高灵敏度的磁测量仪器。其灵敏度高，一般在0.01nT量级，理论灵敏度高达10-2-10-4NT。高响应频率，可在快速变化中测量；地磁场的总矢量T及其分量是可以测量的，并且可以连续测量。光泵磁力仪有很多种。根据振动元件的不同，可分为氦(he)光泵磁力仪和碱金属光泵磁力仪。振动元素包括氦(He4)、铷(Rb85、Rb87)、铯(Cs133)、钾(K39)和汞(Hg)。对于碱金属，受温度影响较大。比如铯(Cs133)只有在430C左右的恒温下才能变成蒸汽态，只有在蒸汽态下才能产生光抽运。对于He3和He4，由于它们处于气态，不需要加热到恒温，只需要激发使它们处于亚稳态，就可以产生光抽运。在设计和制造仪器时，必须注意这些条件。光泵磁力仪未来的发展水平主要取决于光泵光源和振动元件的发展水平。在法国，一种可调谐激光器被用来代替传统的氦灯来制作光泵磁力仪。由于谱线选择性好，激光比氦灯强，磁力仪的灵敏度提高，达到10pT/Hz1/2。美国R.Slcum博士利用二极管激光器作为氦同位素光泵磁力仪的光源，并申请了专利。与氦光源相比，灵敏度提高了一个数量级。最新的激光光泵氦(He4)磁强计的灵敏度突破了1PT/Hz1 /2的界限，达到了0.4PT/Hz1/2，而以高频激发为光泵光源的氦4航空磁强计的灵敏度达到了20pT/Hz1/2 [2-在* *振动元件的选择上，为了提高精度，需要选择谱线较窄的物质。碱金属满足窄谱线的要求，但需要在一定温度(40-55℃)下加热到气态。目前，有许多由碱金属制成的磁力计。前不久出的钾磁强计，在采样率为20Hz的情况下，分辨率为0.1pT，灵敏度为0.014nT，因为它的谱线很窄，不重叠，方位误差很小。因此，钾光泵磁力仪在光泵磁力仪中占据主导地位。当然，随着灵敏度和采样率的提高，它的价格也大幅提高。