[发明专利]一种基于混合碱金属的碱金属电子极化率测量方法

说明书

一种基于混合碱金属的碱金属电子极化率测量方法，通过建立偏置磁场与原子进动频率的线性函数关系式，从线性函数关系式的斜率值得到混合碱金属原子的混合减慢因子，利用不同核自旋原子的密度比得到混合减慢因子和不同核自旋原子减慢因子的关系式，再利用每种核自旋原子减慢因子与碱金属电子极化率之间的关系式解得碱金属电子极化率值，方法合理，实验操作简单，有利于准确测得混合碱金属原子的电子极化率，为高精度的原子自旋惯性测量装置的研制提供了基础。

技术领域

本发明涉及采用原子自旋惯性测量装置测量电子极化率技术，特别是一种基于混合碱金属的碱金属电子极化率测量方法，通过建立偏置磁场与原子进动频率的线性函数关系式，从线性函数关系式的斜率值得到混合碱金属原子的混合减慢因子，利用不同核自旋原子的密度比得到不同核自旋原子减慢因子关系式，再利用每种核自旋原子减慢因子与碱金属电子极化率之间的关系式解得碱金属电子极化率值，方法合理，实验操作简单，有利于准确测得混合碱金属原子的电子极化率，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

随着量子学、光学、原子物理学等领域的快速发展，基于量子的精密测量已经开始步入新时代。量子精密测量的基本原理是利用光与原子的相互作用，实现对各种物理量超高精度的测量。高精度惯性测量装置的研究可以应用在多种领域：前沿基础物理学、医学、军事领域，为物理学的极限研究和军事导航等提供新方法。测量混合碱金属原子的电子极化率能够帮助了解混合抽运中不同工作条件的影响(比如温度、混合碱金属原子的密度比、和气体成分)。因此，准确测量混合碱金属原子的电子自旋极化率对于提升精密测量的灵敏度和极化率具有重要意义。目前，测量碱金属原子的电子极化率的方法有电子顺磁共振EPR方法、抽运和衰减瞬变PDT方法，EPR方法中大磁场的存在将影响系统正常工作，PDT方法测量的准确度会受到减慢因子Q改变和瞬态信号失真的限制。

在单独充有一种碱金属原子的气室中，减慢因子Q可以直接用来推导极化率，而在同时充有核自旋分别为I＝3/2和I＝5/2的原子气室中，减慢因子Q是两种原子的混合作用，而不同核自旋条件下，减慢因子与极化率的关系不同，所以无法通过混合的减慢因子直接推导出电子极化率。目前现有的方法的准确度都会受到影响因素的限制，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，提供一种基于混合碱金属的碱金属电子极化率测量方法，通过建立偏置磁场与原子进动频率的线性函数关系式，从线性函数关系式的斜率值得到混合碱金属原子的混合减慢因子，利用不同核自旋原子的密度比得到混合减慢因子和不同核自旋原子减慢因子的关系式，再利用每种核自旋原子减慢因子与碱金属电子极化率之间的关系式解得碱金属电子极化率值，方法合理，实验操作简单，有利于准确测得混合碱金属原子的电子极化率，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：

一种基于混合碱金属的碱金属电子极化率测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，原子自旋惯性测量装置所用气室混合有第一核自旋量的碱金属原子与第二核自旋量的碱金属原子，在装置z轴方向施加不同大小的偏置磁场Bz，并测量所述原子自旋惯性测量装置的频率响应Sx；

步骤2，利用频率响应公式进行拟合，得到不同Bz条件下的原子进动频率ω₀，得到对应的线性函数关系式，从线性函数关系式的斜率值得到混合碱金属原子的混合减慢因子Q值；

步骤3，根据第一核自旋量的碱金属原子密度n_A与第二核自旋量的碱金属原子密度n_B之比Dr，得到混合减慢因子Q与第一核自旋量的碱金属原子减慢因子Q_3/2和第二核自旋量的碱金属原子减慢因子Q_5/2的关系式；

步骤4，利用Q_3/2与碱金属电子极化率的关系式，以及Q_5/2与的关系式，解得值。