WikiSort.ru - Не сортированное

Чувствительность магнитометра

Чувствительность магнитометра ${\displaystyle \delta B}$ определяется соотношением ${\displaystyle \delta B={\frac {\kappa }{\gamma }}{\frac {N\Gamma }{S}},}$ где ${\displaystyle \Gamma }$  — ширина магнитного резонанса, ${\displaystyle S}$ - его амплитуда, ${\displaystyle \gamma }$  — гиромагнитное отношение, ${\displaystyle N}$ - среднеквадратичный уровень шумов, усредненных за время ${\displaystyle \tau }$ , ${\displaystyle \kappa }$  — форм фактор резонанса приблизительно равный 1. В случае преобладания дробовых шумов в фототоке детектора эта формула принимает вид^[1]

${\displaystyle \delta B^{short}=\kappa {\frac {\Gamma }{\gamma }}{\frac {\rho }{S}}{\frac {1}{\sqrt {2\pi \tau }}}}$

${\displaystyle \rho }$  — плотность дробового шума , В случае преобладания квантовых шумов в фототоке детектора она выглядит так:

${\displaystyle \delta B^{quant}={\frac {1}{\gamma }}{\frac {1}{\sqrt {N_{a}{T_{2}}\tau }}}}$

${\displaystyle T_{2}}$  — поперечное время релаксации поляризации атома

Резонансный свет лазера (Light source) накачивает атомы на уровни основного состояния ${\displaystyle 5S_{1/2},F=2}$ . Линейную поляризацию света лазера с помощью фазовой пластины ${\displaystyle \lambda /4}$ превращают в круговую ${\displaystyle \sigma ^{+}}$ . Благодаря этому неравновесная населенность зеемановских подуровней аккумулируется на уровнях с большой проекцией момента ${\displaystyle m_{F}}$ . Вектор распространения света и направление измеряемого магнитного поля ${\displaystyle B_{o}}$ повёрнуты относительно друг друга на угол 45 градусов (синяя стрелка). Перпендикулярно полю ${\displaystyle B_{o}}$ включается радиочастотное поле ${\displaystyle B_{RF}(t)}$ . Пропускание прошедшего через ячейку света модулируется этим полем и регистрируется фотодиодом.

Модуляция света полем ${\displaystyle B_{RF}(t)}$ происходит благодаря двум процессам: за счёт изменения поглощения из-за переноса населённости с одного зеемановского подуровня на другой и благодаря модуляции вероятности взаимодействия света с атомом за счёт создания между ними квантовой когерентности.

Ширина резонанса определяется различными релаксационными процессами^[2]:

• столкновениями со стенками ячейки, с молекулами буферных газов, и атом- атом столкновениями
• полевым уширением, вызываемым как оптическим, так и радиочастотным полями;
• конечным временем взаимодействия с оптическим полем, определяемым пролётом атомов через сечение оптического поля