基于混合自旋交换光泵浦的NMRG信号增强方法

摘要

本发明涉及一种原子核磁共振陀螺信号增强方法，通过在原子池中加入自旋交换中介物质，提高原子池内惰性气体的极化率，从而增强原子陀螺探测信号强度，属于原子物理领域。本发明通过在原子池充入碱金属、缓冲气体和惰性气体原子的基础上，再充入一种自旋交换中介物质，碱金属原子极化后通过碰撞作用将极化几乎全部传递给自旋交换中介物质，中介物质再将极化传递给惰性气体原子，从而极大的提高惰性气体原子的极化率，在不影响随机游走的前提下，增强陀螺信号强度，提高原子核磁共振陀螺的性能。

主权项

一种基于混合自旋交换光泵浦技术的原子核磁共振陀螺信号增强方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1：制作原子池；S2：对原子池抽真空，同时以300度以上高温烘烤原子池，烘烤时间一周左右；S3：在原子池内真空度达到10^‑5托尔以下后，将泵浦碱金属原子和自旋碰撞交换中介物质依次充入原子池；S4：按照预先设计的比例，依次在原子池中充入惰性气体原子几托尔、缓冲气体以及淬灭气体原子几十至几百托尔；S5：待充气完成后，对原子池进行熔融密封，经熔融密封后的原子池带有一个原子池柄；S6：将熔融密封后的原子池以150摄氏度的温度加热3至5天进行老化；S7：老化后原子池中的过量碱金属原子和自旋交换中介物质将储存在原子池柄中，将原子池放入原子陀螺工作系统中的磁屏蔽罩内，通过无磁加热片将原子池加热至工作温度(80‑130)摄氏度；S8：采用与碱金属跃迁谱线对应频率的窄线宽高功率半导体激光器对碱金属原子进行泵浦，所述窄线宽高功率半导体激光器发出的光经过起偏器后成为线偏振光，所述线偏振光经过分光器分成两路：一路光经过波片后变为圆偏振光沿横向照射原子池，在磁场线圈产生稳恒磁场的共同作用下，泵浦碱金属原子使其极化，碱金属原子先将自身极化传递给自旋碰撞交换中介物质后，由自旋碰撞交换中介物质再将自身极化传递给惰性气体原子；另一路光经过一号反射镜进行反射并经衰减器衰减后再由二号反射镜进行反射，此时光路变为与第一路光传播的方向垂直，即该路光沿纵向照射原子池，通过原子池后透射的光经三号反射镜反射后通过光电探测器采集到电脑中，在电脑中分析碱金属对光强的吸收得到原子池内惰性气体原子的进动信息，进而解调出原子陀螺工作系统相对于惯性空间的转动角速度。