[发明专利]一种自动磁场测量方法及装置

说明书

本发明公开一种自动磁场测量方法及装置，该方法步骤包括：S1.制备冷原子团；S2.将冷原子团上抛或自由下落；S3.当原子进入待测真空腔后利用两束拉曼激光与原子相互作用，使得原子团产生拉曼跃迁；S4.探测原子的跃迁概率；S5.扫描两束拉曼激光的相对频率，重复执行步骤S1～S5，直至获得当前作用位置处的拉曼谱；S6.延迟拉曼脉冲与原子团作用的时间，重复执行步骤S1～S6，直至获得待测真空腔内不同作用位置处的拉曼谱；S7.由不同作用位置处的拉曼谱计算不同位置处的磁场强度；该装置为用于实施该方法的装置。本发明具有实现操作简单、能够实现自动磁场测量且测量精度及效率高等优点。

技术领域

本发明涉及磁场测量技术领域，尤其涉及一种自动磁场测量方法及装置。

背景技术

磁场测量技术在生物医学、军事技术以及工业等各领域均有着广泛的应用。针对磁场测量，目前存在多种测量方法，包括电磁感应法、磁通门法，霍尔效应法、超导效应法以及磁共振法等，其中由于在交变磁场的饱和激励下，处在被测磁场中磁芯的磁感应强度与被测磁场的磁场强度之间存在非线性关系，磁通门法即是利用该特性进行测量；霍尔效应法即是利用霍尔效应测量磁场，霍尔效应是当外磁场垂直于流过金属或半导体中的电流时，会在金属或半导体中垂直于电流和外磁场的方向产生电动势；磁共振法是利用物质量子状态变化来测量磁场。不同场合下通常需要采用不同的磁场测量方法，如磁通门法通常用于测量恒定的或缓慢变化的弱磁场，霍尔效应法用于测量小间隙磁场，磁共振法用于测量均匀的恒定磁场。上述测量方法测量过程复杂，对测量环境要求较高，不能同时满足野外测量等各类测量环境的测量需求，且通常是基于人工测量方式，测量效率低、容易产生测量误差。

利用拉曼谱能够测量任意位置的磁场强度，测量过程简单、测量范围大且测量精度高，但是目前测量拉曼谱时，通常都是基于人工测量方式，即由人工不断调节拉曼光频率、作用时间等测量参数以获取到拉曼谱，测量过程不便、测量效率低，同时需要非常长的测量时间，而在较长的测量时间内，测量结果非常容易受磁场漂移的影响产生测量误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现操作简单、能够实现自动磁场测量且测量精度及效率高的自动磁场测量方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种自动磁场测量方法，步骤包括：

S1.制备冷原子团；

S2.将制备的冷原子团上抛或自由下落；

S3.当原子进入待测真空腔后利用两束拉曼激光与原子相互作用，使得原子团产生拉曼跃迁；

S4.探测原子的跃迁概率；

S5.扫描两束拉曼激光的相对频率，重复执行步骤S1～S5，直至获得当前作用位置处的拉曼谱；

S6.延迟拉曼π脉冲与原子作用的时间，重复执行步骤S1～S6，直至获得待测真空腔内不同作用位置处的拉曼谱；

S7.由所述待测真空腔内不同作用位置处的拉曼谱计算不同位置处的磁场强度。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤S1中具体在磁光阱中，通过调节磁光阱的参数制备处于F＝2的原子态上、温度≤10μk的冷原子团。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤S3中具体使用拉曼π脉冲与原子相互作用，所述拉曼π脉冲具体为小于2ms的短脉冲。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤S5中扫描拉曼激光的相对频率时的扫频步进小于拉曼π脉冲的频域展宽，以及扫频范围大于原子一阶塞曼频移。