Квантовый магнитометр
КВАНТОВЫЙ МАГНИТОМЕТР, содержащий ячейку с рабочим веществом, генератор резонансной частоты и термостат ячейки с управляемым от датчи: ка температуры усилителем мощности, нагруженным нагревателем ячейки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности непрерывных измерений магнитного поля, в магнитометр введены подключенные к выходу генератора резонансной частоты делитель и умножитель частоты, а также делитель напряжения и сумматор сигналов, выход делителя частоты соединен с входом делителя напряжения, а выходы умножителя частоты и делителя напряжения подключены к входам сумматора, выход которого связан со вторым входом усилителя мощности. , со со 4; 00
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ
К АВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 2933705/18-21 (22) 04.06.80 (46) 15.05.85 Бюл. У 18 (72) Ю.В.Никитенко и А.Б.Роганов (71) Объединенный институт ядерных исследований (53) 621.317.44(088.8) (56) 1. Bloom А.L., Applied Optics
1962, 1, р. 61-68.
2. Авторское свидетельство СССР
Ф 314176, кл. С 01 R 3/00, 1971. (54) (57) КВАНТОВЫЙ МАГНИТОМЕТР, содержащий ячейку с рабочим веществом, генератор резонансной частоты и термостат ячейки с управляемым от датчи„„SU„„919489 ка температуры усилителем мощности, нагруженным нагревателем ячейки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности непрерывных измерений магнитного поля, в магнитометр введены подключенные к выходу генератора резонансной частоты делитель и умножитель частоты, а также делитель напряжения и сумматор сигналов, выход делителя частоты соединен с входом делителя напряжения, а выходы умножителя частоты и делителя напряжения подключены к входам сумматора, выход которого связан со вторым входом усилителя мощности.
9194
Из " >><. тение относится к области и.<м(. р(ния « IÿO>ü!ë магнитных полей в у«лониях I!зменения температуры окру.жающей среды.
Изне«!HI>! квантовые магнитометры, ос>«>I<:гнные на явлении вынужденной пренс«сии магнитных моментов и включающее источник ориентирующего света, ячейку, генератор резонансной частоты и фотодетектор прошедшего через ячейку света 111<. (>днако изменение температуры ячейки приводит к изменению сигнала. Так, напр, для ячеек, наполненных па-!
<> рами С, изменение тем пе ра туры н а 1 7 С Относительно оптимальной
2 5 - 3 П " С приводит к изменению сигнала в 2 раза .
Известны датчики квантовых ма гниl0
15 этим точное измерение магнитного поля ного поля.
Эта цель достигается тем, что в квантовый магнитометр, содержащий ячейку с рабочим веществом, генератор резонансной частоты и термостат ячейгде 3 — гиромагннтное отношение атолл напряж(>гия подк!I<> IPI!b! к входам мов вещества в ячейке. В нашем случае при выбранных К1м: 1 и К< ) 1 имеем м"„» ><>g и «> «о(>, а потому сдвиги от гармонических полей имеют противоположные знаки. Выбирая коэффициeHò деления напряжения и> таким образом, чтобы выполнить условие тометров, в которых применяется тер- о мостатирование ячеек.
11аиболее близким техническим решением к изобретению является термостат ячейки, включающий управляемый от датчика температуры усилитель мощности, нагруженный нагревателем ячейки |2) .
Его недостатком является то, что изменение тока в нагревателе, соот1 ветствун>щес изменению температуры оК ружающеи среды, приводит из чия магнитного поля тока к сдвигу ре1 зонансной частоты ячейки. В связи с возможно только при отключенном нагревателе. 35
1(ель изобретения — повышение точ-. ности непрерывных измерений магнитки с управляемым от датчика темпера— .туры усилителем мощности, нагруженным нагревателем ячейки, введены делитель45 и умножитель частоть> делитель напряжения и сумматор сигналов, подключенные к вь>ходу генератора резонансной частоты, выход делителя частоты .соединен «. входом делителя напряжения, выходы умножителя частоты и делитесумматора, выход которого связан со вторым входом усилит .IT>I мощности.
Па чертеже показана функциональная55 схсма маги(гг< истра. стр(>й«тво (.Одеpi<(II Г яч< ику 1 «ра (>(><(им в(1ц(. с твом > >1«т("(ник 2 о рис н тив
89 2 рующего света, фотодетектор 3, генератор 4 резoнансной частоты, роз<>на сную катушку 5, умножитель 6 ча«т >ть>, делитель 7 частоты, целитель 8 напряжения, сумматор 9, датчик 10 температуры, усилитель 11 мощности, нагреватель 12 ячейки.
Устройство работает следующим образом.
Источник 2 создает HPðàâíoâåñíóþ заселенность эеемановских подуровней атомов вещества в ячейке 1. Генератор 4, подключенный к катушке 5, охватывающей ячейку, изменяет заселенность зеемановских подуровней.
Регистрация изменения заселенности производится по прошедшему через ячейку свету с помощью фотодетектора 3. Сигнал резонансной частоты <(>р от генератора 4 поступает также на умножитель 6 частоты и делитель 7 частоты. С выхода делителя 7 частоты один сигнал через делитель 8 напряжения поступает на первый вход сумматора 9, а с выхода умножителя 6 частоты второй сигнал поступает на второй вход сумматора. Выходной сигнал сумматора является суперпоэицией двух гармоник с частотами (е„м= К,„ +7p и ц7 = и амплитудами 1.(„и U =— (А7 р
Кд 3 соответственно. (K/M 1 — коэффициент умножения частоты К ) 1 — коэффициент деления частоты 11> 1 — коэффициент деления напряжения). По управляющему сигналу от датчика температуры 10 с помрщью усилителя 11 мощности происходит усиление сигнала от сумматора 9. Ток в нагревателе 12 создает на ячейке магнитные поля с частотами ь(-"<> и (>.9 и амплитудами Нчм и
Н соответственно. Эти поля создают сдвиг резонансной частоты, являющийся суммой сдвигов от каждого поля:
919489 (1 м)(уи 1) чм Ь ь (< KëÍ ü-<
Корректор И Зрдейи
Редактор С.Титова Техред )K.Кастелевич
Заказ 2843/4 Тираж 748 Подписное
ВН161ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж- 35, Раушскан наб., л. 4/5
Филиал ППП "Патент", г.жжгор л, уп.Пр1сктная, 4 мы осуществим компенсацию одного сдвига частоты вторым сдвигом, т.е.
4< р=0 .
Магнитометр позволяет производить измерение в широких диапазонах изменения магнитного полн и температуры внешней среды без дополнительной настройки термостата, т.е. на несколько порядков уменьшить сдвиг резонансной частоты от тока в нагревателе и повысить точность измерения магнитного поля.
