CN117805706A - 采用组合分离振荡场的原子束磁共振方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种采用组合分离振荡场的原子束磁共振方法及系统，该原子束磁共振方法包括：通过一个原子束源产生两束相同的原子束；对两束相同的原子束进行原子态纯化处理，产生两束相同的态纯化原子束；两束相同的态纯化原子束中的一束在零相位差分离振荡场激励下发生原子束磁共振，得到第一原子束磁共振信号，另一束在相位差分离振荡场激励下发生原子束磁共振，得到第二原子束磁共振信号；第一原子束磁共振信号与第二原子束磁共振信号相减，产生组合Ramsey磁共振信号。通过本发明的原子束磁共振方法可以获得消Rabi背景、信号强度更大、噪声更低，因而信噪比更高的新型Ramsey磁共振谱。

Description

采用组合分离振荡场的原子束磁共振方法及系统

技术领域

本发明属于原子和分子精密谱领域，具体涉及一种采用组合分离振荡场的原子束磁共振方法及系统。

背景技术

原子和分子精密谱领域的革命性进展起源于Stern、Rabi、Kastler和Ramsey等人开展的基础物理理论和实验研究，四人分别于1943年、1944年、1966年和1989年获得诺贝尔物理学奖。特别是美国科学家Ramsey发明的分离振荡场技术，极好地解决了原子束磁共振装置中静磁场均匀性和微波场波长限制的问题，成为获得窄线宽、高信噪比的量子跃迁信号的极佳手段。如今，Ramsey原子束磁共振方法已广泛用于构建原子钟、质谱仪和基本物理常数测量等，成为目前国际上应用最广的原子束磁共振方法。由上，探索产生束共振谱的新方法具有重要的科学意义和应用价值。

已公开的Ramsey原子束磁共振方法均采用单分离振荡场与原子束相互作用，而单分离振荡场激励产生的原子束Ramsey磁共振谱存在Rabi背景，易引起原子跃迁频率偏移。同时，磁共振系统中存在多种技术噪声(如电噪声、光噪声等)，抑制难度大，导致基于已公开的采用单分离振荡场的原子束磁共振方法产生的Ramsey磁共振信号信噪比提升难度大。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种采用组合分离振荡场的原子束磁共振方法及系统。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供一种采用组合分离振荡场的原子束磁共振方法，所述原子束磁共振方法包括：

步骤1、通过一个原子束源产生两束相同的原子束；

步骤2、对所述两束相同的原子束进行原子态纯化处理，产生两束相同的态纯化原子束；

步骤3、所述两束相同的态纯化原子束中的一束在零相位差分离振荡场激励下发生原子束磁共振，得到第一原子束磁共振信号，另一束在相位差分离振荡场激励下发生原子束磁共振，得到第二原子束磁共振信号，其中，所述零相位差分离振荡场和/>相位差分离振荡场的互作用区长度相等、自由漂移区长度相等，以及振荡场强度相等；

步骤4、所述第一原子束磁共振信号与所述第二原子束磁共振信号相减，产生组合Ramsey磁共振信号。

在本发明的一个实施例中，所述两束相同的原子束处于相同的静磁场环境中，具有相同的量子化轴。

在本发明的一个实施例中，所述原子态纯化处理采用的方法包括光学方法或梯度磁场选态方法。

在本发明的一个实施例中，所述组合Ramsey磁共振信号的Ramsey跃迁几率函数表示为：

；

其中，为原子在长度为/>的振荡场区中的受激时长，/>为原子束与振荡场的互作用时长分布函数，/>为所施加振荡场中原子的Rabi角频率，/>，/>为振荡场角频率，/>为原子跃迁角频率，/>为原子在长度为L的无振荡场区的自由漂移时长。

本发明还提供一种采用组合分离振荡场的原子束磁共振系统，所述原子束磁共振系统包括：原子束源装置、原子态纯化装置、静磁场产生装置、零相位差Ramsey腔、相位差Ramsey腔、原子态探测装置和减法器；

所述原子束源装置通过一个原子束源产生两束相同的原子束，所述原子态纯化装置对所述两束相同的原子束进行原子态纯化处理，产生两束相同的态纯化原子束，所述静磁场产生装置提供量子化轴；

所述两束相同的态纯化原子束中的一束进入所述零相位差Ramsey腔，在零相位差分离振荡场激励下发生原子束磁共振，另一束进入所述相位差Ramsey腔，在/>相位差分离振荡场激励下发生原子束磁共振，两束发生磁共振的原子束进入原子态探测装置，得到第一原子束磁共振信号和第二原子束磁共振信号，其中，所述零相位差分离振荡场和/>相位差分离振荡场的互作用区长度相等、自由漂移区长度相等，以及振荡场强度相等；

所述第一原子束磁共振信号和所述第二原子束磁共振信号馈入至所述减法器，使所述第一原子束磁共振信号与所述第二原子束磁共振信号相减，产生组合Ramsey磁共振信号。

在本发明的一个实施例中，所述两束相同的原子束处于相同的静磁场环境中，具有相同的量子化轴。

在本发明的一个实施例中，所述原子态纯化装置包括光学纯化装置或梯度磁场选态纯化装置。

在本发明的一个实施例中，所述原子态探测装置包括光学探测装置或电子倍增探测装置，所述光学探测装置包括探测光产生装置和两个荧光收集器。

在本发明的一个实施例中，所述组合Ramsey磁共振信号的Ramsey跃迁几率函数表示为：

；

其中，为原子在长度为/>的振荡场区中的受激时长，/>为原子束与振荡场的互作用时长分布函数，/>为所施加振荡场中原子的Rabi角频率，/>，/>为振荡场角频率，/>为原子跃迁角频率，/>为原子在长度为L的无振荡场区的自由漂移时长。

本发明的有益效果：

本发明通过组合使用零相位差分离振荡场和相位差分离振荡场，在同一真空和静磁场环境中激励两束相同的态纯化原子束，产生了一种无Rabi背景的原子束磁共振信号，即组合Ramsey磁共振信号。这个组合Ramsey磁共振信号的优点是：显著抑制了Rabi牵引效应，减小了原子跃迁频率偏移；信号大小增加到传统Ramsey磁共振信号的2倍；一些技术噪声因差分运算得以消除，磁共振谱更为纯净。由此，通过本发明的原子束磁共振方法可以获得消Rabi背景、信号强度更大、噪声更低，因而信噪比更高的新型Ramsey磁共振谱。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种采用组合分离振荡场的原子束磁共振方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种采用组合分离振荡场的原子束磁共振系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种具体的采用组合分离振荡场的原子束磁共振系统的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种采用单分离振荡场的铯原子束磁共振谱与采用组合分离振荡场的铯原子束磁共振谱的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

分离振荡场激励下的原子束磁共振技术诞生于上世纪50年代，该技术一经发明，便引起了物理学界的广泛关注，不仅成为精密测量原子、分子和核的物理特性的革命性工具，还直接导致了原子钟问世。原子钟替代传统的计时工具(如石英钟表等)，人类从此进入原子时代。精确的原子计时也使得导航系统得以建成，人们的生产生活均受益于此。然而，近几十年来，原子钟的性能始终没有得到显著提升，主要限制因素之一便在于基于现有原子束磁共振方法产生的磁共振信号的信噪比低。因此，如何增强磁共振信号，降低其噪声水平，成为目前原子和分子精密谱领域一项重要难题。

为了提高磁共振信号的信噪比，请参见图1，本发明实施例提供了一种采用组合分离振荡场的原子束磁共振方法，该原子束磁共振方法包括：

步骤1、通过一个原子束源产生两束相同的原子束；

步骤2、对两束相同的原子束进行原子态纯化处理，产生两束相同的态纯化原子束；

步骤3、两束相同的态纯化原子束中的一束在零相位差分离振荡场激励下发生原子束磁共振，得到第一原子束磁共振信号，另一束在相位差分离振荡场激励下发生原子束磁共振，得到第二原子束磁共振信号，其中，零相位差分离振荡场和/>相位差分离振荡场的互作用区长度相等、自由漂移区长度相等，以及振荡场强度相等；

步骤4、第一原子束磁共振信号与第二原子束磁共振信号相减，产生组合Ramsey磁共振信号。

具体而言，考虑单速原子束(单速原子束即单一速度的原子束)在单一相干分离振荡场激励下的Ramsey跃迁几率，可表示为：

；

其中，为原子在长度为/>的振荡场区(振荡场区即互作用区，具体为原子与振荡场相互作用的区域)中的受激时长，/>为原子―振荡场角频率失谐(角频率失谐即振荡场角频率/>与原子跃迁角频率/>之间的差)，/>表征原子感受到的振荡场强度，，不存在失谐时，/>即为所施加振荡场中原子的Rabi角频率，实际上表征了振荡场的强度，/>为分离振荡场中两振荡场之间的相位差，/>为原子在长度为L的无振荡场区(即自由漂移区)的自由漂移时长。

Ramsey跃迁是原子束被两相干振荡场分时激励，以及原子态在漂移区自由演化产生的干涉效应共同作用的结果。当和/>时，单速原子束Ramsey跃迁几率/>在共振频率处分别达到最大(/>)和最小(0)，依次对应“亮”原子束磁共振现象和“暗”原子束磁共振现象。最佳振荡场激励下(即当/>时，/>为整数)，共振频率处零相位差Ramsey跃迁几率为1。“亮”原子束磁共振谱和“暗”原子束磁共振谱的谱线宽度(半高宽)均为/>。

本发明所提供的采用组合分离振荡场的原子束磁共振方法，是指两束相同的原子束被相位差分别为和/>的两种分离振荡场所激励，产生的“亮”原子束磁共振信号与“暗”原子束磁共振信号(“亮”原子束磁共振信号即为第一原子束磁共振信号，“暗”原子束磁共振信号即为第二原子束磁共振信号)相减，构成本发明的组合Ramsey磁共振信号。

具体的，本发明采用同一个原子束源产生两束相同的原子束，之后对这两束相同的原子束进行原子态纯化处理，以产生两束相同的态纯化原子束。态纯化的目的是使微观的原子束磁共振成为一种可实验观测的宏观现象。

在得到两束相同的态纯化原子束之后，使其中一束态纯化原子束在零相位差分离振荡场激励下发生“亮”原子束磁共振，以得到“亮”原子束磁共振信号；使另外一束态纯化原子束在相位差分离振荡场激励下发生“暗”原子束磁共振，以得到“暗”原子束磁共振信号。本发明选用了零相位差分离振荡场和/>相位差分离振荡场，原因是零相位差分离振荡场激励下的Ramsey原子束磁共振信号在共振频率处，原子跃迁几率最大；/>相位差分离振荡场激励下的Ramsey原子束磁共振信号在共振频率处，原子跃迁几率最小。两种磁共振谱均可以实现对原子跃迁频率的识别。本发明设置零相位差分离振荡场和/>相位差分离振荡场除相位差不同外，它们的互作用区长度相等、自由漂移区长度相等，以及振荡场强度相等。据此，基于本发明方法的组合Ramsey磁共振谱可由几率关系予以描述：

；

原子束磁共振系统常工作于的近失谐情况，且为了获得较窄的原子谱线宽度，振荡场区长度/>远小于无振荡场区长度L，即/>，此时有：

；

值得注意的是，在本发明所提供的采用组合分离振荡场的原子束磁共振方法中，描述组合Ramsey磁共振谱的已非传统意义上的原子跃迁几率，而是携带了跃迁几率信息的数学运算函数符号。进一步分析可知，在没有增加谱线宽度的情况下，本发明所提供的采用双分离振荡场产生的组合Ramsey磁共振信号大小是已有采用单分离振荡场产生的Ramsey磁共振信号大小的2倍。

由于采用单分离振荡场产生的Ramsey磁共振谱中的Rabi背景敏感于(/>为振荡场强度和互作用时长之间的乘积)，但非敏于分离振荡场中两振荡场之间的相位差/>，这意味着在/>相同的情况下，“亮”原子束磁共振信号和“暗”原子束磁共振信号具有一致的Rabi背景。因此，采用本发明方法产生的组合Ramsey磁共振谱呈现出消Rabi背景的特征，使其能够更灵敏地反映原子跃迁频率失谐，进而用于实现更准确的原子跃迁频率测量。与此同时，组合Ramsey磁共振谱的噪声水平也因两种同背景的磁共振信号的差分处理得以降低。综上，本发明采用组合分离振荡场的原子束磁共振方法有利于消除Rabi背景，增强Ramsey磁共振信号，以及降低共模技术噪声，表明本发明方法具有减小原子频率偏移，显著提升原子束磁共振信号信噪比的优势。

实际工作中的原子束并非单一速度的，而是具有一定速度分布，不同速度原子的受激时长不同。考虑原子束与振荡场的互作用时长分布函数为/>，则基于本发明方法的组合Ramsey磁共振信号可描述为几率函数/>。针对常用的/>的情况，有：

。

可选的，原子态纯化处理的方法可以是光学方法，也可以是梯度磁场选态方法。光学方法是指利用抽运光对原子能态进行制备，使各基态原子尽可能多地布居至一个基态，达到原子态纯化目的。梯度磁场选态方法是使“无用”原子受力偏转，而仅使“有用”原子进入振荡场区，达到原子态纯化目的。

需要强调的是，原子态纯化处理的方法还可以为其他适用的方法，在此不再赘述。

可选的，两束相同的原子束处于相同的静磁场环境中，具有相同的量子化轴。因原子跃迁十分敏感于静磁场的强度和方向，相同的静磁场环境和相同的量子化轴能够保证“亮”原子束磁共振和“暗”原子束磁共振具有相同的静磁场相关效应，最终排除静磁场对组合Ramsey磁共振信号的不利影响。

可选的，组合Ramsey磁共振信号的探测方法可以是光学探测方法，也可以是电子倍增探测方法，还可以是其他适用方法。

可选的，原子束既可以是热原子束，也可以是冷原子束，还可以是其他形态的原子、分子或带电粒子，比如冷原子团、氨分子或铝离子等。

可选的，组合Ramsey磁共振信号可以通过“亮”原子束磁共振信号减去“暗”原子束磁共振信号得到，也可以通过“暗”原子束磁共振信号减去“亮”原子束磁共振信号得到。

另外，需要强调的是，本发明的零相位差分离振荡场和相位差分离振荡场的互作用区长度、自由漂移区长度和激励原子跃迁的振荡场强度等参数，在基于本发明思想的实际系统中也可以不严格相等，根据实际系统进行参数的微调，可得到类似于本发明效果的组合Ramsey磁共振信号。

单分离振荡场激励下的原子束Ramsey磁共振谱存在Rabi背景，由此会引起原子频率变化，同时，磁共振谱中存在多种技术噪声，如电噪声，光噪声等，这些不利因素会导致磁共振信号信噪比降低。本发明原子束磁共振方法通过组合使用零相位差分离振荡场和相位差分离振荡场，在同一真空和静磁场环境中激励两束相同的态纯化原子束，产生了一种无Rabi背景的原子束磁共振信号，即组合Ramsey磁共振信号。这个组合Ramsey磁共振信号的优点是：显著抑制了Rabi牵引效应，减小了原子跃迁频率偏移；信号大小增加到传统Ramsey磁共振信号的2倍；一些技术噪声因差分运算得以消除，磁共振谱更为纯净。由此，通过本发明的原子束磁共振方法可以获得消Rabi背景、信号强度更大、噪声更低，因而信噪比更高的新型Ramsey磁共振谱。

实施例二

本发明实施例在实施例一的基础上还提供一种采用组合分离振荡场的原子束磁共振系统，请参见图2，该原子束磁共振系统包括：原子束源装置、原子态纯化装置、静磁场产生装置、零相位差Ramsey腔、相位差Ramsey腔、原子态探测装置和减法器；

原子束源装置通过一个原子束源产生两束相同的原子束，原子态纯化装置对两束相同的原子束进行原子态纯化处理，产生两束相同的态纯化原子束，静磁场产生装置提供量子化轴；

两束相同的态纯化原子束中的一束进入零相位差Ramsey腔，在零相位差分离振荡场激励下发生原子束磁共振，另一束进入相位差Ramsey腔，在/>相位差分离振荡场激励下发生原子束磁共振，两束发生磁共振的原子束进入原子态探测装置，得到第一原子束磁共振信号和第二原子束磁共振信号，其中，零相位差分离振荡场和/>相位差分离振荡场的互作用区长度相等、自由漂移区长度相等，以及振荡场强度相等；

第一原子束磁共振信号和第二原子束磁共振信号馈入至减法器，使第一原子束磁共振信号与第二原子束磁共振信号相减，产生组合Ramsey磁共振信号；

两束相同的原子束处于相同的静磁场环境中，具有相同的量子化轴。

可选的，原子态纯化装置可以是光学纯化装置，也可以是梯度磁场选态纯化装置。光学纯化装置用于提供抽运光，以对原子束进行原子态纯化处理，梯度磁场选态纯化装置用于提供梯度磁场，以进行原子选态。

可选的，原子态探测装置可以是光学探测装置，也可以是电子倍增探测装置，光学探测装置包括探测光产生装置和两个荧光收集器。

这里，当原子态纯化装置选用光学纯化装置时，原子态探测装置可以选用光学探测装置，也可以选用电子倍增探测装置；当原子态纯化装置选用梯度磁场选态纯化装置时，原子态探测装置可以选用光学探测装置，也可以选用电子倍增探测装置。

这里，当选择激光抽运纯化和激光探测时，静磁场区覆盖整个分离振荡场区域、抽运区和探测区；当选用梯度磁场选态和电子倍增探测时，静磁场区覆盖整个分离振荡场区。

本发明的原子束磁共振系统通过组合使用零相位差分离振荡场和相位差分离振荡场，在同一真空和静磁场环境中激励两束相同的态纯化原子束，产生了一种无Rabi背景的原子束磁共振信号，即组合Ramsey磁共振信号。这个组合Ramsey磁共振信号的优点是：显著抑制了Rabi牵引效应，减小了原子跃迁频率偏移；信号大小增加到传统Ramsey磁共振信号的2倍；一些技术噪声因差分运算得以消除，磁共振谱更为纯净。由此，通过本发明的原子束磁共振方法可以获得消Rabi背景、信号强度更大、噪声更低，因而信噪比更高的新型Ramsey磁共振谱。

实施例三

本发明实施例在实施例二的基础上还提供一种具体的采用组合分离振荡场的原子束磁共振系统，请参见图3，本实施例以采用组合分离振荡场的光抽运铯原子束磁共振系统为例说明采用组合分离振荡场的原子束磁共振方法。

在该系统中，一个温度为100℃的铯原子束源1喷射出两束相同的铯原子束，即铯原子束2和铯原子束3。两束相同的铯原子束的最可几速率(/>为热平衡时原子最可几速率，/>、/>和/>分别为Boltzmann常数、绝对温度和铯原子质量)，/>代表近似。本实施例采用激光进行原子态制备，以此使原子态布居至所需的能态，增加进入振荡场区并参与磁共振互作用的原子数目。具体地，铯原子束2和铯原子束3同在一束波长为852 nm的铯原子D2:/>的抽运光4的制备下，发生/>基态粒子数的反转，即完成了铯原子态纯化处理。经过同一抽运光4作用产生的两束相同的/>态的铯原子束，处在一个相同的静磁场环境中，具有相同的量子化轴。

经过态纯化后的铯原子束2进入一个谐振频率的零相位差Ramsey腔5，零相位差Ramsey腔5提供两个空间分离的相位差/>的相干振荡场，两个振荡场的强度均为/>，场区长度/> ，无振荡场的自由漂移区长度/>。铯原子束2中的态原子在零相位差Ramsey腔5的激励下，发生“亮”原子束磁共振。类似地，经过态纯化后的铯原子束3进入一个谐振频率/>的/>相位差Ramsey腔6，/>相位差Ramsey腔6提供两个空间分离的相位差/>的相干振荡场，两个振荡场的强度均为/>，场区长度/> ，无振荡场的自由漂移区长度/>。铯原子束3中的/>态原子在/>相位差Ramsey腔6的激励下，发生“暗”原子束磁共振。

离开两个Ramsey腔的铯原子束继续前行，在同一束波长为852 nm的铯原子D2:的探测光7激励下，释放出携带了铯原子与振荡场之间共振信息的荧光光子，分别被荧光收集器8和荧光收集器9收集，即得到零相位差分离振荡场激励下的“亮”原子束磁共振信号和/>相位差分离振荡场激励下的“暗”原子束磁共振信号。考虑热铯原子束呈麦克斯韦速度分布，则铯原子与振荡场互作用时长/>的分布函数/>为：

；

其中，。近失谐下描述“亮”原子束磁共振信号和“暗”原子束磁共振信号的Ramsey跃迁几率分别为：

；

；

请参见图4中的(a)图和图4中的(b)图，(a)图为零相位差分离振荡场激励下的铯原子束磁共振谱，(b)图为相位差分离振荡场激励下的铯原子束磁共振谱，分别对应优化振荡场激励下的“亮”Ramsey磁共振谱和 “暗”Ramsey磁共振谱。区别在于，“亮”Ramsey磁共振谱在共振频率处原子跃迁几率最大，“暗”Ramsey磁共振谱在共振频率处原子跃迁几率最小。两种磁共振谱线均可以实现对原子跃迁频率的识别，具有相同的Rabi背景谱。分别被荧光收集器8和荧光收集器9收集到的“亮”原子束磁共振信号和“暗”原子束磁共振信号馈入至一个减法器10作差分运算，即得到基于本发明方法的消背景铯原子束组合Ramsey磁共振谱，谱线线形如图4中的(c)图所示。谱线特征由如下几率函数描述：

。

显而易见的，本发明采用组合分离振荡场的原子束磁共振方法及系统相较已有的基于单分离振荡场的原子束磁共振方法，具有消背景和信噪比高的优势。

在本实施例中，零相位差分离振荡场和相位差分离振荡场可选用矩形截面的U型腔，U型腔的两端开设原子束孔。U型腔提供了空间上分离的两个振荡场，振荡场之间的区域即为漂移区。

需要说明的是，本发明的“亮”原子束磁共振是指在共振频率处原子跃迁几率最大，表现为图4中的(a)图中的中间峰(即共振峰)的峰尖朝上。“暗”原子束磁共振暗共振是指在共振频率处原子跃迁几率最小，表现为图4中的(b)图中的中间峰(即共振峰)的峰尖朝下。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种采用组合分离振荡场的原子束磁共振方法，其特征在于，所述原子束磁共振方法包括：

步骤1、通过一个原子束源产生两束相同的原子束；

步骤2、对所述两束相同的原子束进行原子态纯化处理，产生两束相同的态纯化原子束；

步骤3、所述两束相同的态纯化原子束中的一束在零相位差分离振荡场激励下发生原子束磁共振，得到第一原子束磁共振信号，另一束在相位差分离振荡场激励下发生原子束磁共振，得到第二原子束磁共振信号，其中，所述零相位差分离振荡场和/>相位差分离振荡场的互作用区长度相等、自由漂移区长度相等，以及振荡场强度相等；

步骤4、所述第一原子束磁共振信号与所述第二原子束磁共振信号相减，产生组合Ramsey磁共振信号。

2.根据权利要求1所述的原子束磁共振方法，其特征在于，所述两束相同的原子束处于相同的静磁场环境中，具有相同的量子化轴。

3.根据权利要求1所述的原子束磁共振方法，其特征在于，所述原子态纯化处理采用的方法包括光学方法或梯度磁场选态方法。

4.根据权利要求1所述的原子束磁共振方法，其特征在于，所述组合Ramsey磁共振信号的Ramsey跃迁几率函数表示为：

；

其中，为原子在长度为/>的振荡场区中的受激时长，/>为原子束与振荡场的互作用时长分布函数，/>为所施加振荡场中原子的Rabi角频率，/>，/>为振荡场角频率，/>为原子跃迁角频率，/>为原子在长度为L的无振荡场区的自由漂移时长。

5.一种采用组合分离振荡场的原子束磁共振系统，其特征在于，所述原子束磁共振系统包括：原子束源装置、原子态纯化装置、静磁场产生装置、零相位差Ramsey腔、相位差Ramsey腔、原子态探测装置和减法器；

所述原子束源装置通过一个原子束源产生两束相同的原子束，所述原子态纯化装置对所述两束相同的原子束进行原子态纯化处理，产生两束相同的态纯化原子束，所述静磁场产生装置提供量子化轴；

所述两束相同的态纯化原子束中的一束进入所述零相位差Ramsey腔，在零相位差分离振荡场激励下发生原子束磁共振，另一束进入所述相位差Ramsey腔，在/>相位差分离振荡场激励下发生原子束磁共振，两束发生磁共振的原子束进入原子态探测装置，得到第一原子束磁共振信号和第二原子束磁共振信号，其中，所述零相位差分离振荡场和/>相位差分离振荡场的互作用区长度相等、自由漂移区长度相等，以及振荡场强度相等；

所述第一原子束磁共振信号和所述第二原子束磁共振信号馈入至所述减法器，使所述第一原子束磁共振信号与所述第二原子束磁共振信号相减，产生组合Ramsey磁共振信号。

6.根据权利要求5所述的原子束磁共振系统，其特征在于，所述两束相同的原子束处于相同的静磁场环境中，具有相同的量子化轴。

7.根据权利要求5所述的原子束磁共振系统，其特征在于，所述原子态纯化装置包括光学纯化装置或梯度磁场选态纯化装置。

8.根据权利要求5所述的原子束磁共振系统，其特征在于，所述原子态探测装置包括光学探测装置或电子倍增探测装置，所述光学探测装置包括探测光产生装置和两个荧光收集器。

9.根据权利要求5所述的原子束磁共振系统，其特征在于，所述组合Ramsey磁共振信号的Ramsey跃迁几率函数表示为：

；

其中，为原子在长度为/>的振荡场区中的受激时长，/>为原子束与振荡场的互作用时长分布函数，/>为所施加振荡场中原子的Rabi角频率，/>，/>为振荡场角频率，/>为原子跃迁角频率，/>为原子在长度为L的无振荡场区的自由漂移时长。