Квантовый магнитометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 09) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЛЬСТВУ мощности,ячейки,тем, что,и непрерыв агнитного поля ных измере ные к выхоитометр введены подк ои частотыастоты, а так сумматорчастоты сое апряжения, ты и делитек входамго связан со выход котодом усилит суммат вторым чи я мощност ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВ(72) Ю.В.Никитенко и А.Б,Роганов (71) Объединенный институт ядерных исследований(56) 1. В 1 оов А.1 Арр 1 ед Орг.ез 1962, 1, р. 61-68.2. Авторское свидетельство СССР В 314176, кл. С 01 К 3/00, 1971, (54) (57) КВАНТОВЫЙ МАГНИТОМЕТР, содержащий ячейку с рабочим веществом генератор резонансной частоты и тер мостат ячейки с управляемым от дат ка температуры усилителенагруженным нагревателемотличающийсяс целью повышения точнос ду генератора резонанс делитель и умножитель же делитель напряжения сигналов, выход делите динен с входом делител а выходы умножителя ча ля напряжения подключе11 з("1.т-:ние относится к областии.м(. р( ция (:1(абьгл мдгнитцых полей в услонцях Изменения температуры окру.ж 1 юще Й (. р. 7 ы .Из 1(сстны квдцтовые магнитометры, осцоцнь(е на явлении вынужденной прецессии магнитных моментов и включающее источник ориентирующего света,ячейку, генератор резонансной частоты и фотодетектор прошедшего черезячейку света 111 .Опако изменение температуры ячейки приводит к изменению сигнала. Так,напримерцля ячеек, наполненных па. 1рами С 1 , изменение температурына 1 7 С Относительно оптимальной25-ЗП"С приводит к изменению сигналав 2 раза,Известны датчики квантовых магни 10 15 тометров, в которых применяется тер,мостатировацие ячеек.11 диболее близким техническим решением к изобретению является термостдт ячейки, включающий управляемыйот ддтчика температуры усилительмощности, нагруженный нагревателемячейки 21,Его недостатком является то, чтоизменение тока в нагревателе соотФветстукшес изменению температуры окруждющей среды, приводит из-за нали- З 0чия мдг нитного поля тока к сдвигу резонднсцой частоты ячейки, В связи сэтим точное измерение магнитного полявозможно только при отключенном нагревателе. 351 сль изобретения - повышение точ-. ности непрерывных измерений магнитного поля.Этд цель достигается тем, что в квантовый магнитометр, содержащий ф 0 ячейку с рабочим веществом, генератор резоцдцсцой частоты и термостат ячейки с управляемым от датчика темпера - ,турь 1 усилителем мощности, нагруженным цагренателем ячейки, введены делитель 45 и умцожитель частоть делитель напряжения и сумматор сигналов, подключенные к вь(ходу генератора резонансной частоты, выход делителя частоты соедицец г. входом делителя напряжения, д 1 ход 1 умцожителя частоты и делителя цдпряжецця подключецы к входамсуммдторд, ыход которого связан совторым хо;ом усилителя мощности,Пд чертеже пока(ацд функниоцальная 55СХСМД МДГЦ(ГГОМСТРа.Устлойство содержи ячеик 1бочим вс 1 цес твол( исто(цик 2 ориенти -89 2 рующего света, фотодетектор 3, генератор 4 резонансной частоты, резоцдцсную катуи(ку 5, умножитель 6 част лы, делитель 7 частоты, целитель 8 ц:1 пряжения, сумматор 9, датчик 1 О температуры, усилитель 11 мощности, ндгреватель 12 ячейки.Устройство работает следующим образом,Источник 2 создает неравновесную заселенность эеемановских подуроней 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 Ор 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 двухгармоник с частотами (ю- К ьОр и и- и амплитудами 1 и 0= - " - Юр Кд 3 соо тве тственно,К 1 м 1 - коэффициент умножения частоты К ) 1 - коэффициент деления частоты 17 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 1 2 создает на ячейке магнитные поля с частота- МИ ОИ (;9 ,1 аМПЛИтУДаМИ Нл И Н соответственно. Эти поля создают сдвиг резонансной частоты, являющийся суммой сдвигов от каждого поля:изей ид )(иэР.иэ, ) где 3 - гиромагннтное отношение атомов вещества в ячейке. В нашем случае при выбранных К 1 и К ) 1 име- ЕМ ц", ( И Мор, а ПОтОМу СДВИГИ от гармонических полей имеют противоположные знаки, Выбирая коэффициент делениянапряжения ( таким образом, чтобы выполнить условие919489 Корректор И Зри.ии Редактор С.Титова Техред Ж. Кастелевич Заказ 2843/4 Тираж 748 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауии:кан наб л, 4/5Филиал П 1 Ш "Патент", г.жжго 11 л, уп.Проектная, 4 мы осуществим компенсацию одногосдвига частоты вторым сдвигом, т.е.Ьр=О. 4Магнитометр 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.