Квантовый ориентатор

ВаяютВзамен ранее изданного ОЛ ИСАНИЕ Сове Советских Социалистических республик;ублнковано ЗО.О 3.82, Бюл сс тень(а 88,8) та опубликования описания 30.03.8(54) КВАН 1 ОВЫЙ ОРИЕНТАТО нансного поглощен го, устройство не для измерения на магнитных полей. Целью изобрет точности измерени сверхсильных маг Для достижени содержащем посл источник пучка о зонансную газову к ней блоком на нитного поля и и качестве рабочего зован газ или пар го обладают кван родной шириной ше Й - частоты нов в магнитном п20 На чертежесхема устройствмонохром атичесную поглощаюгаз или пары ведают квантовыродной ширино"ляющий собой,рующего излучго поля, блок 5 представлена структу а. Оно содержит источи кого излучения, резон щую ячейку 2, содержа щества, ионы которых о м переходом с малой о и, блок 3 накачки, пред например, источник ион ения, модулятор 4 индикации излученрная ик 1 ансщую бла- дно- став- изи- итномагиия. с присоединением заявки Изобретение относится к магнитометрии и может быть использовано для точного определения направления векторов напряженностей магнитных полей, например магнитных систем ускорителей.Из известных устройств для определения направления магнитных полей наиболее близким к изобретению является ориентатор 11, содержащий источник монохроматического излучения, поглощающую резонансную ячейку, блок индикации и модулятор магнитного поля. Оптическое излучение от источника монохроматического излучения - гелиевой лампы - проходит через гелиевую поглощающую ячейку. Степень погло. щения излучения регистрируется блоком индикации. В этом устройстве используется зависимость поглощения оптического излучения при переходе с подуровней основного состояния ортогелия от угла 6 между направлением оптического луча и направлением вектора напряженности магнитного поля.Применение модулятора магнитного поля позволяет увеличить точность измерения направления 11.Известное устройство характеризуется малой точностью измерения, связанной с относительно слабой зависимостью резоия от угла 6. Кроме томожет быть использовано правления сверхсильных ения является повышение я направлений сильных и нитных полей.я этой цели в устройстве, едовательно соединенные птического излучения, рею ячейку с подключенным качки, модулятором магндикатором излучения, в вещества ячейки испольы вещества, ионы которотовым переходом с одно линии поглощения меньларморовой прецессии иооле.а) в области углов КУ О --О2а как функция Л представляет собой обычный допплеровский контур шириной К 11;б) в области углов йК О Ь2 я представлен суперпозицией равноотстоящих на Й друг от друга контуров гауссов1 ской формы шириной К 7 9с огпбающим допплеровским контуром шириной КУ; Квантовый ориентатор, содержащий последовательно соединенные источник пучка оптического излучения, резонансную газовую ячейку с подключенными к ней блоком накачки, модулятором магнитного поля и индикатором излучения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения направлений сильных и сверх- сильных магнитных полей, в качестве рабочего вещества ячейки использован газ или пары вещества, ионы которого обладают квантовым переходом с однородной шириной линии поглощения меньше частоты ларморовой прецессии ионов в магнитном поле. Квантовый ориентатор работает следующим образом.Зависимость линейного коэффициента поглощения а резонансного излучения ионами, совершающими ларморову прецессию 5 в магнитном поле, от угла 9 и расстройки Лч частоты излученияотносительно частоты перехода с учетом эффекта Зеемана может быть проиллюстрирована следующим образом при 2 ) Ь:1 Ов) в области углов КК О -- , (СЬо представлен суперпозицией равноотстоящих на Й друг от друга контуров лоренцевой формы контуров малой ширины, кото- зОрая зависит от угла наклона О. Ширинуэтих контуров можно определить, если менять Л. Этого можно добиться изменениемь за счет эффекта Зеемана при помощипеременного магнитного поля малой ам- З 5плитуды, созданного в ячейке 2 модулятором 4 и направленного примерно в направлении измеряемого поля. Форму отдельногоконтура, на которые разбивается допплеровский контур коэффициента поглощения, 40можно наблюдать на экране осциллографа,если на горизонтальные пластины податьнапряжение от модулятора 4, а на вертикальные - сигнал, пропорциональный поглощению луча ячейкой 2. Тогда изменением угла О, добиваясь минимальной ширины видимого на экране осциллографа отдельного контура, можно фиксировать одно из направлений в плоскости, перпендикулярной к направлению магнитного поля 5 Ошириной Ь с огибающим допплеровскимконтуром шириной КГ Существенно, что при1КУ О в - й а представлен суперпози 2цией поля, Проделав это в двух пересекающихся направлениях, тем самым полностью определяем .направление векторанапряженности магнитного поля,Ячейку 2 квантового ориентатора размещают в магнитном поле. Пучок монохроматического излучения от источника 1пропускают через указанную ячейку, в которой при помощи блоиа 3 накачки возбуждаются на рабочий уровень (им можетбыть основной уровень) ионы, совершаю щие ларморову прецессию. Далее прошедшее через ячейку излучение поступает в блок 5 индикации, в котором определяется поглощение ячейкой в зависимости от угла О между направлением пучка и направлением поля в ячейке, Модулятор 4 магнитного поля подключен к ячейке и его слабое магнитное поле направлено примерно вдоль измеряемого магнитного поля. Изменением ориентации пучка относительно направления магнитного поля добиваются такого его положения, когда ширина отдельной составляющей спектра поглощения минимальна, Этим пучком фиксируется одно из направлений в плоскости, перпендикулярной к направлению магнитного поля.Технико-экономические преимущества квантового ориентатора заключаются в повышении точности измерения сильных 104 Э) магнитных полей и осуществлении измерения сверхсильных10 Э) магнитных полей. Квантовый ориентатор может найти применение при контроле качества магнитных систем, предназначенных для физических исследований поведения веществ в сильных и сверхсильных магнитных полях, а также для осуществления работ по проблеме термоядерного синтеза, Точность измерения сверхсильных магнитных полей данным ориентатоГром составляет величину К 1. При использовании излучения оптического диапазона и достаточно разряженных ячеек (с размерами - 1 см) Г может достигать величины (10 Гц (при КУ)10 Гц) и точность измерения магнитных полей в этом случае может достичь величины (10 - 4 рад,Формула изобретения Источник информации, принятый вовнимание при экспертизе: 1. Померанцев Н. М. и др. Физическиеосновы квантовой магнитометрии, М., 1972,с. 405.. НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5