Само генерирующий на ларморовской частоте квантовый магнитометр с оптической накачкой

29732I

Союз Саветоких

Соаиалиотнчвоких

Реооублик

Зависимое от авт. свидетельства,№

Заявлено 06.Х.1969 (№ 1363842/26-25) МПК 6 Olv 3/00 с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 07.1V.1971. Бюллетень ¹ 13

Дата опубликования описания 7Х1.1971 комитат ло делам наобретениб н открытий нрн Совете Ниннотрое

СССР

УДК 550.838(088.8) Авторы изобретения

Д,.. 1, ),

Р. А. Житников и П. П. Кулешов

Ордена Ленина физико-технический институт им. А. Ф! Иоффе::". 4О =HA

Заявитель

САМОГЕНЕРИРУЮЩИЙ НА ЛАРМОРОВСКОЙ ЧАСТОТЕ

КВАНТОВЫИ МАГНИТОМЕТР С ОПТИЧЕСКОЙ НАКАЧКОЙ

Изобретение относится к магнитометрическим устройствам .и может применяться в технике точного измерения земного или космического магнитных полей и их вариаций, связанных как с природными, так и с искусственно вызванными явлениями.

Известны самогенерирующие квантовые магнитометры с оптической накачкой атомов щелочных металлов, в основном цезиевые и рубидиевые, которые содержат чувствительные элемент и схему регистрации частоты.

Однако эти магнитометры имеют ряд недостатков. Зависимость между измеряемым магнитным полем и частотой генерации является у них нелинейной. Это заставляет вводить соответствующую поправку для точного измерения модуля полного вектора магнитного поля или его компонент, что делает прибор значительно сложнее. Такие магнитометры дают резонансный сигнал с неразрешенной структурой. Это приводит к тому, что показания такого прибора (частота генерации в зависимости от величины .внешнего магнитного поля) обладают большой ориентационной зависимостью, т. е. существенно зависят от угла между оптической осью прибора и направлением внешнего магнитного поля.

Кроме того, недостатком самогенерирующих квантовых магнитометров с оптической накачкой атомов щелочных металлов является их температурная зависимость, требующая жесткого термостатирования и создающая дополнительные трудности при эксплуатации устройства. Наконец, быстродействие таких

5 магнитометров, т. е. частотная зависимость чувствительности прибора к вариациям магнитного поля, невелико и является недостаточным для ряда применений.

Цель предлагаемого изобретения — полу.10 чение в магнитных полях не ниже земного линейной зависимости между магнитным полем и частотой сигнала, исключение температурной зависимости показаний, снижение инерционности магнитометра и уменьшение

15 ориентационной зависимости.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом.

Магнитометр содержит генератор 1 для возбуждения разряда в гелиевой лампе и в

20 камере поглощения, гелиевую лампу 2 со сферическим отражателем 8, поляроид 4 и пластинку 5 для получения света круговой поляризации, камеру б поглощения, линзу 7, фотоприемник 8, широкополосный усилитель 9

25 с заданной фазовой характеристикой, радиочастотную катушку 10 и схему 11 измерения частоты.

Гелиевая лампа 2, в которой возбуждается безэлектродный высокочастотный разряд, соз30 дает накачивающее резонансное излучение на

297321

Составитель Л. Байдакова

Редактор А. Калашникова Техред Л. Л. Евдонов

Корректоры: Л. Корогод и А. Николаева

Заказ 153811 Изд. № 579 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2 длине, волны 1,083р. Это излучение, пройдя через, круговой поляризатор, попадает в камеру б поглощения и взаимодействует в ней с метастабильными атомами Не4, которые создаются слабым высокочастотным разрядом.

При наличии внешнего постоянного Но и радиочастотного, создаваемого катушкой 10, магнитных полей, световой луч, прошедший через камеру б поглощения, будет модулировав по амплитуде, если угол между постоянным магнитным полем и лучом света не равен 0 или 90 . Частота этой модуляции равна частоте зеемановских переходов. Этот сигнал используется для поддержания непрерывных колебаний с помощью канала положительной обратной связи, в который входят широкополосный усилитель 9 и радиочастотная катушка 10.

Для,выполнения условий самовозбуждения широкополосный усилитель 9 должен иметь определенную фазовую и амплитудную характеристику во всем диапазоне частот работы прибора. Частота автоколебаний в такой системе линейно связана с модулем вектора напряженности постоянного магнитного поля

Но и, таким образом, может использоваться для измерения этого магнитното поля и его вариаций.

Предмет изобретения

Самогенерирующий на ларморовской частоlO те квантовый магнитометр с оптической накачкой, содержащий чувствительный элемент и схему регистрации частоты, огличающийся тем, что, с целью получения в магнитных полях не ниже земного линейной зависимости

lS между магнитным полем и частотой сигнала, исключения температурной зависимости показаний, снижения инерционности прибора и уменьшения ориентационной зависимости, его чувствительный элемент выполнен в виде спи2О нового генератора с оптической накачкой и магнитным резонансом метастабильных атомов гелия-4.