CN112504912A - 一种基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法 - Google Patents

一种基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112504912A
CN112504912A CN202011401826.0A CN202011401826A CN112504912A CN 112504912 A CN112504912 A CN 112504912A CN 202011401826 A CN202011401826 A CN 202011401826A CN 112504912 A CN112504912 A CN 112504912A
Authority
CN
China
Prior art keywords
alkali metal
magnetic field
density
atomic spin
polarizability
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011401826.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112504912B (zh
Inventor
翟跃阳
徐子童
魏凯
韩邦成
刘颖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beihang University
Original Assignee
Beihang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beihang University filed Critical Beihang University
Priority to CN202011401826.0A priority Critical patent/CN112504912B/zh
Publication of CN112504912A publication Critical patent/CN112504912A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112504912B publication Critical patent/CN112504912B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

一种基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法，通过碱金属电子极化率与碱金属电子产生的有效磁场的关系式计算原子自旋惯性测量装置气室中的碱金属原子密度，只需要采用原子自旋惯性测量装置分别测量碱金属电子极化率、磁场补偿点和惰性气体核子产生的有效磁场，并通过磁场补偿点和惰性气体核子产生的有效磁场计算出所述有效磁场，就能够准确测得碱金属原子密度，该方法合理，实验操作简单，为高精度的原子自旋惯性测量装置的研制提供了基础。

Description

一种基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法
技术领域
本发明涉及原子自旋惯性测量装置领域，具体涉及一种基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法，通过碱金属电子极化率与碱金属电子产生的有效磁场的关系式计算原子自旋惯性测量装置气室中的碱金属原子密度，只需要采用原子自旋惯性测量装置分别测量碱金属电子极化率、磁场补偿点和惰性气体核子产生的有效磁场，并通过磁场补偿点和惰性气体核子产生的有效磁场计算出所述碱金属电子产生的有效磁场，就能够准确测得碱金属原子密度，该方法合理，实验操作简单，为高精度的原子自旋惯性测量装置的研制提供了基础。
背景技术
气室中钾K和铷Rb的密度在实现高精度原子自旋惯性测量的最佳旋转灵敏度中起着至关重要的作用。尽管在充制气室时可以大致调节其中碱金属原子的密度，但有必要确认实际的碱金属密度和设计值的差异。目前，测量碱金属原子密度的方法有吸收光谱法、法拉第旋转法，饱和蒸气压经验公式方法等。对光学厚度比较大的碱金属，吸收光谱会在近共振时发生扭曲，偏离拟合函数；线偏光的法拉第旋转法目前无法适用于一种以上混合碱金属的情况；饱和蒸气压经验公式受到气室附近的温度梯度和气室内表面的表面效应的限制和影响。目前现有的方法的准确度会受到实验条件的限制，并且无法实时准确测量。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷或不足，提供一种基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法，该碱金属密度测量方法，方法合理，实验操作简单，能够准确测得碱金属原子密度，为高精度的原子自旋惯性测量装置的研制提供了基础。
本发明的技术解决方案如下：
一种基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法，其特征在于，包括通过以下碱金属电子极化率
Figure BDA0002817192650000011
与碱金属电子产生的有效磁场
Figure BDA0002817192650000012
的关系式计算原子自旋惯性测量装置气室中的碱金属原子密度ne：
Figure BDA0002817192650000021
式中κ0是自旋交换增强因子，μ0是真空下的磁导率，μe是碱金属原子磁矩。
采用原子自旋惯性测量装置进行测量得到所述
Figure BDA0002817192650000022
所述
Figure BDA0002817192650000023
通过以下公式获得：
Figure BDA0002817192650000024
式中
Figure BDA0002817192650000025
为磁场补偿点的磁场，
Figure BDA0002817192650000026
为惰性气体核子产生的有效磁场。
采用原子自旋惯性测量装置进行测量得到所述
Figure BDA0002817192650000027
采用原子自旋惯性测量装置进行测量得到所述
Figure BDA0002817192650000028
本发明的技术效果如下：本发明一种基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法，通过碱金属电子极化率与碱金属电子产生的有效磁场的关系式计算原子自旋惯性测量装置气室中的碱金属原子密度，只需要采用原子自旋惯性测量装置分别测量碱金属电子极化率、磁场补偿点和惰性气体核子产生的有效磁场，并通过磁场补偿点和惰性气体核子产生的有效磁场计算出所述有效磁场，就能够准确测得碱金属原子密度。
本发明与现有技术相比的优点在于：(1)本发明通过测量极化率和碱金属电子产生的有效磁场，计算碱金属原子密度，比起现有方法，减少了外界影响因素，不会破坏原子的极化，保证了实时性和准确度。(2)本发明方法合理，实验操作简单，为高精度的原子自旋惯性测量装置的研制提供了基础。
附图说明
图1是实施本发明一种基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法流程示意图。图1中包括以下步骤：步骤1，测量电子极化率(利用原子自旋惯性测量装置测量其气室中碱金属电子极化率
Figure BDA0002817192650000029
原子自旋惯性测量装置为SERF惯性测量装置，SERF是无自旋交换弛豫，Spin-Exchange Relaxation-Free)；步骤2，测量磁场补偿点(利用原子自旋惯性测量装置测量磁场补偿点
Figure BDA00028171926500000210
)；步骤3，测量惰性气体核子产生的有效磁场(利用原子自旋惯性测量装置测量惰性气体核子产生的有效磁场
Figure BDA0002817192650000031
步骤4，计算碱金属电子产生的有效磁场
Figure BDA0002817192650000032
或称有效场，利用
Figure BDA0002817192650000033
和
Figure BDA0002817192650000034
计算得到)；步骤5，计算碱金属密度(ne)。
具体实施方式
下面结合附图(图1)和实施例对本发明进行说明。
图1是实施本发明一种基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法流程示意图。参考图1所示，一种基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法，其特征在于，包括通过以下碱金属电子极化率
Figure BDA0002817192650000035
与碱金属电子产生的有效磁场
Figure BDA0002817192650000036
的关系式计算原子自旋惯性测量装置气室中的碱金属原子密度ne：
Figure BDA0002817192650000037
式中κ0是自旋交换增强因子，μ0是真空下的磁导率，μe是碱金属原子磁矩。采用原子自旋惯性测量装置进行测量得到所述
Figure BDA0002817192650000038
所述
Figure BDA0002817192650000039
通过以下公式获得：
Figure BDA00028171926500000310
式中
Figure BDA00028171926500000311
为磁场补偿点的磁场，
Figure BDA00028171926500000312
为惰性气体核子产生的有效磁场。采用原子自旋惯性测量装置进行测量得到所述
Figure BDA00028171926500000313
采用原子自旋惯性测量装置进行测量得到所述
Figure BDA00028171926500000314
本发明涉及一种基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法，该方法可以准确测量碱金属密度。该方法通过测量碱金属电子产生的磁场
Figure BDA00028171926500000315
按照碱金属电子极化率与碱金属电子产生的有效磁场之间的关系，计算出碱金属密度。本发明方法合理，实验操作简单，适用于光学厚度比较大的碱金属，混合碱金属等条件，能够实时准确测量碱金属原子的密度，为高精度原子自旋惯性测量装置的研制提供了基础。
本发明的具体实施结构如图1所示，本发明的技术解决方案是一种基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤(1)：测量碱金属电子的极化率
Figure BDA0002817192650000041
步骤(2)：测量磁场补偿点
Figure BDA0002817192650000042
步骤(3)：测量惰性气体核子产生的有效磁场
Figure BDA0002817192650000043
步骤(4)：计算碱金属电子产生的有效场
Figure BDA0002817192650000044
步骤(5)：根据极化率
Figure BDA0002817192650000045
和有效场
Figure BDA0002817192650000046
计算碱金属电子密度。
所述步骤(2)中磁场补偿点为
Figure BDA0002817192650000047
所述步骤(4)中碱金属电子产生的有效场通过步骤(2)和步骤(3)求得。
所述步骤(5)中极化率
Figure BDA0002817192650000048
和有效场
Figure BDA0002817192650000049
之间的关系如下：
Figure BDA00028171926500000410
其中，κO是自旋交换增强因子，μ0是真空下的磁导率，μe是碱金属原子磁矩。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法，其特征在于，包括通过以下碱金属电子极化率
Figure FDA0002817192640000011
与碱金属电子产生的有效磁场
Figure FDA0002817192640000012
的关系式计算原子自旋惯性测量装置气室中的碱金属原子密度ne：
Figure FDA0002817192640000013
式中κ0是自旋交换增强因子，μ0是真空下的磁导率，μe是碱金属原子磁矩。
2.根据权利要求1所述的基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法，其特征在于，采用原子自旋惯性测量装置进行测量得到所述
Figure FDA0002817192640000014
3.根据权利要求1所述的基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法，其特征在于，所述
Figure FDA0002817192640000015
通过以下公式获得：
Figure FDA0002817192640000016
式中
Figure FDA0002817192640000017
为磁场补偿点的磁场，
Figure FDA0002817192640000018
为惰性气体核子产生的有效磁场。
4.根据权利要求3所述的基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法，其特征在于，采用原子自旋惯性测量装置进行测量得到所述
Figure FDA0002817192640000019
5.根据权利要求3所述的基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法，其特征在于，采用原子自旋惯性测量装置进行测量得到所述
Figure FDA00028171926400000110
CN202011401826.0A 2020-12-04 2020-12-04 一种基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法 Active CN112504912B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011401826.0A CN112504912B (zh) 2020-12-04 2020-12-04 一种基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011401826.0A CN112504912B (zh) 2020-12-04 2020-12-04 一种基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112504912A true CN112504912A (zh) 2021-03-16
CN112504912B CN112504912B (zh) 2021-10-12

Family

ID=74968268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011401826.0A Active CN112504912B (zh) 2020-12-04 2020-12-04 一种基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112504912B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102901939A (zh) * 2012-10-16 2013-01-30 北京航空航天大学 一种用于原子自旋器件稳定的原子自旋serf态的精密操控方法
CN103439218A (zh) * 2013-09-02 2013-12-11 北京航空航天大学 一种基于压力展宽的碱金属蒸气原子密度测量方法
CN104833690A (zh) * 2015-06-04 2015-08-12 中国人民解放军国防科学技术大学 一种原子核磁共振陀螺碱金属原子极化率实时测量方法
CN105043930A (zh) * 2015-07-24 2015-11-11 中国电子科技集团公司第四十九研究所 微结构碱金属气室碱金属蒸汽原子密度的检测装置和方法
US20150369887A1 (en) * 2014-06-19 2015-12-24 Senior Scientific Llc Methods and apparatuses related to instrumentation for magnetic relaxometry measurements
CN105651649A (zh) * 2016-01-27 2016-06-08 东南大学 一种适用于原子磁强计的原子密度实时在线测量方法
CN107192633A (zh) * 2017-07-10 2017-09-22 北京航空航天大学 一种serf态下在线测量原子磁强计气室内碱金属密度的方法
CN111060747A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 北京自动化控制设备研究所 一种基于电子自旋的高灵敏核自旋进动检测方法
CN111929199A (zh) * 2020-07-27 2020-11-13 北京航空航天大学 玻璃碱金属气室内部碱金属蒸气原子密度测量装置和方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102901939A (zh) * 2012-10-16 2013-01-30 北京航空航天大学 一种用于原子自旋器件稳定的原子自旋serf态的精密操控方法
CN103439218A (zh) * 2013-09-02 2013-12-11 北京航空航天大学 一种基于压力展宽的碱金属蒸气原子密度测量方法
US20150369887A1 (en) * 2014-06-19 2015-12-24 Senior Scientific Llc Methods and apparatuses related to instrumentation for magnetic relaxometry measurements
CN104833690A (zh) * 2015-06-04 2015-08-12 中国人民解放军国防科学技术大学 一种原子核磁共振陀螺碱金属原子极化率实时测量方法
CN105043930A (zh) * 2015-07-24 2015-11-11 中国电子科技集团公司第四十九研究所 微结构碱金属气室碱金属蒸汽原子密度的检测装置和方法
CN105651649A (zh) * 2016-01-27 2016-06-08 东南大学 一种适用于原子磁强计的原子密度实时在线测量方法
CN107192633A (zh) * 2017-07-10 2017-09-22 北京航空航天大学 一种serf态下在线测量原子磁强计气室内碱金属密度的方法
CN111060747A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 北京自动化控制设备研究所 一种基于电子自旋的高灵敏核自旋进动检测方法
CN111929199A (zh) * 2020-07-27 2020-11-13 北京航空航天大学 玻璃碱金属气室内部碱金属蒸气原子密度测量装置和方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YAN LU, ET AL.: "Nuclear magnetic field measurement of the spin-exchange optically pumped noble gas in a self-compensated atomic comagnetometer", 《OPTICS EXPRESS》 *
周尹敏等: "陀螺仪气室中碱金属原子数密度的检测", 《导航定位与授时》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112504912B (zh) 2021-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Glang et al. Determination of stress in films on single crystalline silicon substrates
Kessler Jr et al. The deuteron binding energy and the neutron mass
CN105301541B (zh) 原子磁强计的磁线圈x、y轴非正交角的测量装置与方法
Smith et al. Refractivities of H 2, He, O 2, CO, and Kr for 168≤ λ≤ 288 nm
CN102128851A (zh) X射线荧光光谱分析谱线重叠校正方法
CN112504912B (zh) 一种基于碱金属电子极化率的碱金属密度测量方法
CN107490775B (zh) 一种三轴线圈常数与非正交角一体化测量方法
Gaiser et al. Dielectric-constant gas-thermometry scale from 2.5 K to 36 K applying 3 He, 4 He, and neon in different temperature ranges
CN105808910A (zh) 锆铌压力管在candu反应堆中的辐照变形计算方法
CN113981415A (zh) 管式pecvd系统的流量计异常工作的确定方法及装置
Sun et al. A novel measurement method of complex magnetic permeability of ferrites materials and analysis of its influencing factors
Zollner et al. Optical constants and ellipsometric thickness determination of strained Si 1− x Ge x: C layers on Si (100) and related heterostructures
CN102023172A (zh) 使用X-射线特征谱对SiGe薄膜进行定量分析的方法
CN116047386A (zh) 电子自旋费米接触场与极化率的精确测定方法
CN112683996B (zh) 一种基于serf惯性测量装置的测量自旋交换弛豫率的方法
CN114199481A (zh) 真空原子气室制作方法及使用其的装置
JP2754823B2 (ja) 膜厚測定方法
CN102243292A (zh) 确定软磁薄膜材料饱和磁化强度的方法
Fellmuth et al. Investigation of the superconducting transition point of niobium as a reference temperature
CN112683994B (zh) 基于碱金属惰性气体混合的惰性气体核子极化率测量方法
CN109519407A (zh) 一种宽量程高精度分子泵压缩比测试装置及方法
Shilei Residual stress measurement methods of optics
Kläs et al. EXAFS investigations of Niobium processing in N2-atmospheres
CN102253028B (zh) 用于在线实时溅射深度测量的格林辉光放电光源
CN116482591B (zh) 一种用于物体剩磁测量和快速退磁的装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant