专利摘要

本发明属于精密测量领域，公开了一种基于铷原子磁共振谱的磁强计校准方法与装置。装置包括第一激光源、第二激光源和设置在磁屏蔽筒内的原子气室、轴向线圈对和横向线圈对均；轴向线圈对用于在原子气室周围产生轴向磁场，横向线圈对用于在原子气室周围产生垂直于轴向的横向磁场；第一激光源和第二激光源输出激光被转化为圆偏振光后，分别作为探测光和反抽运光沿轴向入射至原子气室对原子进行充分激化，产生的磁共振谱被光电探测器探测，光电探测器的输出信号被数据采集装置采集；信号发生器和压控恒流源用于驱动横向线圈对产生交流横向磁场。本发明对弱磁场条件下磁强计的测量准确度和偏差进行校准，可以广泛用于弱磁场测量领域。

权利要求

1.一种基于铷原子磁共振谱的磁强计校准方法，其特征在于，基于磁强计校准装置实现，所述磁强计校准装置包括第一激光源（1）、第二激光源（6）、磁屏蔽筒（17）、轴向线圈对（18），横向线圈对（19）、铷钟（14）、信号发生器（15）、压控恒流源（16）、原子气室（20）、光电探测器（24）和数据采集装置，

所述原子气室（20）、轴向线圈对（18）和横向线圈对（21）均设置在磁屏蔽筒（17）内；所述轴向线圈对（18）用于在原子气室（20）周围产生轴向磁场，所述横向线圈对（19）用于在原子气室（20）周围产生垂直于轴向的横向磁场；

所述第一激光源（1）和第二激光源（6）输出激光分别为795 nm和780nm，所述第一激光源（1）和第二激光源（6）发出的激光被转化为圆偏振光后，分别作为探测光和反抽运光沿轴向入射至所述原子气室使原子发生极化，产生的磁共振谱被所述光电探测器探测，所述光电探测器的输出信号被所述数据采集装置采集；

所述信号发生器（15）用于输出交流驱动信号驱动压控恒流源（16），使其输出交流电流信号驱动所述横向线圈对（19）产生交流横向磁场，还用于对所述横向线圈对（19）产生的交流横向磁场进行扫频；所述铷钟用于驱动所述信号发生器，控制所述信号发生器输出信号的稳定度；

包括以下步骤：

S1、将第一激光源（1）的输出激光频率锁定在铷85原子D1线Fg=3-Fe=2超精细跃迁，保证其频率漂移小于1MHz；第二激光源（6）输出激光频率锁定在铷85原子D2线Fg=2-Fe=2超精细跃迁，保证其频率漂移小于1MHz；

S2、通过外部消磁操作对整个磁屏蔽筒（17）进行消磁，确保桶内剩磁低于2nT；

S3、驱动轴向线圈对产生轴向磁场；同时通过铷钟（14）、信号发生器（15）和压控恒流源（16）驱动所述横向线圈对（19）产生横向磁场，并对横向磁场进行频率扫描；

S4、通过光电探测器（24）探测探测光的强度变化信号得到信号坑，并通过数据采集装置对信号坑进行洛伦兹拟合得到信号坑坑底对应的横向交变磁场频率，即为射频共振频率；

S5、改变轴向线圈对的驱动电流，重复步骤S3~S4，得到不同轴向驱动电流下的射频共振频率，并计算得到多个轴向驱动电流下的主磁场强度；

S6、将第一激光源（1）的输出激光频率锁定在铷87原子D1线Fg=2-Fe=1超精细跃迁，保证其频率漂移小于1MHz；第二激光源（6）输出激光频率锁定在87原子D2线Fg=1-Fe=1，保证其频率漂移小于1MHz；

S7、重复上述步骤S2~S5，得到各个轴向驱动电流下的主磁场强度；

S8、对轴向线圈对加载与步骤S5和步骤S7中相同的轴向驱动电流，利用待校准的磁强计在原子气室（20）所在位置进行测量，通过步骤S5和步骤S7得到的主磁场强度，对待测磁强计的测量数据进行校准。

2.根据权利要求1所述的一种基于铷原子磁共振谱的磁强计校准方法，其特征在于，所述磁强计校准装置还包括第一饱和吸收光谱装置和第二饱和吸收光谱装置，所述第一饱和吸收光谱装置和第二饱和吸收光谱装置分别用于测量得到铷原子的D1线饱和吸收谱和D2线饱和吸收谱，并通过得到的饱和吸收谱，将第一激光源和第二激光源的激光频率锁定在铷原子的D1和D2超精细跃迁能级上。

3.根据权利要求1所述的一种基于铷原子磁共振谱的磁强计校准方法，其特征在于，所述磁强计校准装置还包括第一格兰泰勒棱镜（4）、第一四分之波片（5）、第二格兰泰勒棱镜（9）、第二四分之波片（10）和双色片（11）；

所述第一激光源（1）发出的激光依次经所述第一格兰泰勒棱镜（4）、第一四分之波片（5）后变成圆偏振光，所述第二激光源（1）发出的激光依次经所述第二格兰泰勒棱镜（9）、第二四分之波片（10）后变成圆偏振光，两束圆偏振光经所述双色片（11）后合为一束，并入射至原子气室（20）。

4.根据权利要求3所述的一种基于铷原子磁共振谱的磁强计校准方法，其特征在于，所述磁强计校准装置还包括望远镜系统（12）、所述望远镜系统（12）设置在双色片（11）与磁屏蔽筒（17）之间，用于对探测光和反抽运光进行扩束。

5.根据权利要求1所述的一种基于铷原子磁共振谱的磁强计校准方法，其特征在于，所述磁强计校准装置还包括无磁加热装置（21）、电流源（13）、干涉滤波片（22）和垃圾堆（23），所述干涉滤波片用于使从所述原子气室（20）中出射的激光中的780nm反抽运光反射至垃圾堆（23）吸收，795nm探测光入射至光电探测器（24），所述数据采集装置包括示波器（25）和频率计（26）；

所述原子气室（20）内壁镀有石蜡膜，所述无磁加热装置（21）设置在原子气室（20）上，用于对原子气室（20）进行恒温控制，所述电流源（13）用于向轴向线圈对（18）提供激励电流。

6.根据权利要求1所述的一种基于铷原子磁共振谱的磁强计校准方法，其特征在于，所述反抽运光和探测光的功率范围均为50-300 µW，所述轴向线圈对与横向线圈对在原子气室（20）的中心区域空间产生的磁场的不均匀度低于0.05%。

7.根据权利要求1所述一种基于铷原子磁共振谱的磁强计校准方法，其特征在于，所述步骤S2中，对磁屏蔽筒（17）进行消磁的具体方法为：给绕在磁屏蔽筒（17）内的消磁线圈施加频率为 50Hz交流电，逐渐减小交流电电流大小直至为零；

所述步骤S3中，对横向磁场进行频率扫描时，频率扫描范围不超过100kHz，扫描时间为1s，所述横向磁场的磁场强度小于100nT。

8.根据权利要求1所述一种基于铷原子磁共振谱的磁强计校准方法，其特征在于，所述步骤S5和步骤S7中，计算主磁场强度的公式为：

，

其中表示射频共振频率，表示基态超精细能级所对应的旋磁比，其中，对于85原子Fg=3来说，=4.66743 Hz/nT,对于铷87原子Fg=2来说，=6.99583 Hz/nT，B表示主磁场强度。

9.根据权利要求1所述一种基于铷原子磁共振谱的磁强计校准方法，其特征在于，所述步骤S8中，通过步骤S5和步骤S7得到的主磁场强度，对待测磁强计的测量数据进行校准的具体方法为：将步骤S5和步骤S7得到的同一轴向驱动电流下的主磁场强度的平均值，作为该驱动电流下磁场强度的最终值，对该驱动电流下待测磁场计的测量值进行校准。

一种基于铷原子磁共振谱的磁强计校准方法与装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。