光泵磁共振实验中对光抽运信号的深入研究 复旦大学
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
。
对于水平线圈电流I＝0.
147A时信号最强，此时水平总磁场完全抵消
减小扫场，波峰对应的光抽运信号变小 ，即图（a）
45Gs，对应的扫场直流信号强度为0.
1. 地磁场垂直分量影响。（光抽运速度 ） 根据光泵磁共振的原理，在水平磁场扫过零点时 ，偏极化消失。
在不打开仪器的情况下，可得到的有限数据包括抽运信号形状、水平磁场大小和地磁场水平分量大小 Kastler等人提出
场水平分量的结果并没有影响。
3. 塞曼能级分裂的裂距。（驰豫速度 ） 应用：在激光、电子频率标准和精测弱磁场等方面都有重要应用，特别是在碱金属原子激发态精细与超精细结构的研究中，对搞清楚
它的结构理论方面起了很大推动作用。 对不同的扫场过零位置与光抽运信号的关系
意义：是物理学中研究物质内部结构的重要
方法 ，扩展了核磁共振的应用范围。
对扫场的直流分量的估算
❖ 在不打开仪器的情况下，可得到的有限数据包括抽 运信号形状、水平磁场大小和地磁场水平分量大小
❖ 对于水平线圈电流I＝0.147A时信号最强，此时水平 总磁场完全抵消
DH807A 水平场线圈
扫场线圈
线圈匝数 250 250
有效半径 /m 0.2379 0.2420
磁场大小 /Gs 4.725I 4.645I
应用：在激光、电子频率标准和精测弱磁场等方面都有重要应用，特别是在碱金属原子激发态精细与超精细结构的研究中，对搞清楚
它的结构理论方面起了很大推动作用。
无论磁场多大，粒子吸收光子发生跃迁最后形成偏极化的情况都应相同，产生的光抽运信号峰等高。
计算得此时水平线圈产生的磁场为0.
谢谢
胡凯 复旦大学光信息科学与技术系
❖ 磁场的大小只会影响塞曼能级的间距，并不会 影响各能级的粒子分布。
❖ 无论磁场多大，粒子吸收光子发生跃迁最后形 成偏极化的情况都应相同，产生的光抽运信号 峰等高。
对不同的扫场过零位置与光抽运信号 的关系
信号最强时水平场磁场/Gs
45Gs，对应的扫场直流信号强度为0.
光抽运速度和驰豫速度 信号最强时水平场磁场/Gs
原理：运用圆偏振光束激发气态原子的方法以打破原子在所研究的能级期间的玻耳兹曼热平衡分布，造成所需的布居数差，从而在的
2. 磁场不均匀性的影响。（驰豫速度 ） 低浓度的条件下提高共振强度
作用：提高了气态物质的核磁共振信息强度 实际测量g因子和地磁场水平分量时，都通过改变磁场方向来抵消了水平直流场的作用，因而扫场的直流分量对所测得的g因子和地磁
铷原子的能级图
积聚
光泵磁共振实验简介
❖ 作用：提高了气态物质的核磁共振信息强度 ❖ 意义：是物理学中研究物质内部结构的重要
方法 ，扩展了核磁共振的应用范围。 ❖ 应用：在激光、电子频率标准和精测弱磁场
等方面都有重要应用，特别是在碱金属原子 激发态精细与超精细结构的研究中，对搞清 楚它的结构理论方面起了很大推动作用。
扫场信 信号最强 信号最强 地磁场水 扫场磁场 扫场电流的直
号
时水平场 时水平场 平分量/Gs 的直流分 流分量/mA
电流/mA 磁场/Gs
量/Gs
方波 147 0.69 0.24 0.45
90
三角波 259 1.22
0.98
210
❖ 计算得此时水平线圈产生的磁场为0.69Gs。显然与 地磁场水平分量0.24Gs不等，由此可见扫场的直流 分量确实存在，且它产生磁场大小为0.69Gs0.24Gs=0.45Gs，对应的扫场直流信号强度为 0.45/4.645＝0.09A。
学号：0572436
其中虚线表示水平方向的合磁场扫过零时对应扫场信号瞬间位置 对扫场的直流分量的估算
而后重新分裂的塞曼能级上各粒子数近似相等，即会有7/8的粒子开始吸收光子，产生抽运信号。
无论磁场多大，粒子吸收光子发生跃迁最后形成偏极化的情况都应相同，产生的光抽运信号峰等高。
原理：运用圆偏振光束激发气态原子的方法以打破原子在所研究的能级期间的玻耳兹曼热平衡分布，造成所需的布居数差，从而在的
光泵磁共振实验中对光抽运信号 的深入研究
胡凯 复旦大学光信息科学与技术系
学号：0572436
光泵磁共振实验简介
❖ 五十年代初由A.Kastler等人提出 ❖ 原理：运用圆偏振光束激发气态原子的方法
以打破原子在所研究的能级期间的玻耳兹曼 热平衡分布，造成所需的布居数差，从而在 的低浓度的条件下提高共振强度 ❖ 作用：提高了气态物质的核磁共振信息强度
光泵磁共振实验装置示意图
光泵磁共振实验装置电源线框图
三种典型光抽运信号
其中虚线表示水平方向的合磁场扫过零时对应扫场信号瞬间位置
一.关于扫场的直流分量
❖ 示波器显示如上图(b)的波形的情况下，改变 扫场的大小发现，光抽运信号发生改变。
❖ 增大扫场，波谷对应的光抽运信号变小，即 图（c）
❖ 减小扫场，波峰对应的光抽运信号变小 ，即 图（a）
❖ 实际测量g因子和地磁场水平分量时，都通过 改变磁场方向来抵消了水平直流场的作用， 因而扫场的直流分量对所测得的g因子和地磁 场水平分量的结果并没有影响。
❖ 根据光泵磁共振的原理，在水平磁场扫过零点 时 ，偏极化消失。而后重新分裂的塞曼能级 上各粒子数近似相等，即会有7/8的粒子开始 吸收光子，产生抽运信号。
低浓度的条件下提高共振强度
意义：是物理学中研究物质内部结构的重要
方法 ，扩展了核磁共振的应用范围。
光泵磁共振实验装置电源线框图
显然与地磁场水平分量0.
作用：提高了气态物质的核磁共振信息强度
示波器显示如上图(b)的波形的情况下，改变扫场的大小发现，光抽运信号发生改变。
应用：在激光、电子频率标准和精测弱磁场等方面都有重要应用，特别是在碱金属原子激发态精细与超精细结构的研究中，对搞清楚
对于水平线圈电流I＝0.
147A时信号最强，此时水平总磁场完全抵消
减小扫场，波峰对应的光抽运信号变小 ，即图（a）
45Gs，对应的扫场直流信号强度为0.
1. 地磁场垂直分量影响。（光抽运速度 ） 根据光泵磁共振的原理，在水平磁场扫过零点时 ，偏极化消失。
在不打开仪器的情况下，可得到的有限数据包括抽运信号形状、水平磁场大小和地磁场水平分量大小 Kastler等人提出
场水平分量的结果并没有影响。
3. 塞曼能级分裂的裂距。（驰豫速度 ） 应用：在激光、电子频率标准和精测弱磁场等方面都有重要应用，特别是在碱金属原子激发态精细与超精细结构的研究中，对搞清楚
它的结构理论方面起了很大推动作用。 对不同的扫场过零位置与光抽运信号的关系
意义：是物理学中研究物质内部结构的重要
方法 ，扩展了核磁共振的应用范围。
对扫场的直流分量的估算
❖ 在不打开仪器的情况下，可得到的有限数据包括抽 运信号形状、水平磁场大小和地磁场水平分量大小
❖ 对于水平线圈电流I＝0.147A时信号最强，此时水平 总磁场完全抵消
DH807A 水平场线圈
扫场线圈
线圈匝数 250 250
有效半径 /m 0.2379 0.2420
磁场大小 /Gs 4.725I 4.645I
应用：在激光、电子频率标准和精测弱磁场等方面都有重要应用，特别是在碱金属原子激发态精细与超精细结构的研究中，对搞清楚
它的结构理论方面起了很大推动作用。
无论磁场多大，粒子吸收光子发生跃迁最后形成偏极化的情况都应相同，产生的光抽运信号峰等高。
计算得此时水平线圈产生的磁场为0.
谢谢
胡凯 复旦大学光信息科学与技术系
❖ 磁场的大小只会影响塞曼能级的间距，并不会 影响各能级的粒子分布。
❖ 无论磁场多大，粒子吸收光子发生跃迁最后形 成偏极化的情况都应相同，产生的光抽运信号 峰等高。
对不同的扫场过零位置与光抽运信号 的关系
信号最强时水平场磁场/Gs
45Gs，对应的扫场直流信号强度为0.
光抽运速度和驰豫速度 信号最强时水平场磁场/Gs
原理：运用圆偏振光束激发气态原子的方法以打破原子在所研究的能级期间的玻耳兹曼热平衡分布，造成所需的布居数差，从而在的
2. 磁场不均匀性的影响。（驰豫速度 ） 低浓度的条件下提高共振强度
作用：提高了气态物质的核磁共振信息强度 实际测量g因子和地磁场水平分量时，都通过改变磁场方向来抵消了水平直流场的作用，因而扫场的直流分量对所测得的g因子和地磁
铷原子的能级图
积聚
光泵磁共振实验简介
❖ 作用：提高了气态物质的核磁共振信息强度 ❖ 意义：是物理学中研究物质内部结构的重要
方法 ，扩展了核磁共振的应用范围。 ❖ 应用：在激光、电子频率标准和精测弱磁场
等方面都有重要应用，特别是在碱金属原子 激发态精细与超精细结构的研究中，对搞清 楚它的结构理论方面起了很大推动作用。
扫场信 信号最强 信号最强 地磁场水 扫场磁场 扫场电流的直
号
时水平场 时水平场 平分量/Gs 的直流分 流分量/mA
电流/mA 磁场/Gs
量/Gs
方波 147 0.69 0.24 0.45
90
三角波 259 1.22
0.98
210
❖ 计算得此时水平线圈产生的磁场为0.69Gs。显然与 地磁场水平分量0.24Gs不等，由此可见扫场的直流 分量确实存在，且它产生磁场大小为0.69Gs0.24Gs=0.45Gs，对应的扫场直流信号强度为 0.45/4.645＝0.09A。
学号：0572436
其中虚线表示水平方向的合磁场扫过零时对应扫场信号瞬间位置 对扫场的直流分量的估算
而后重新分裂的塞曼能级上各粒子数近似相等，即会有7/8的粒子开始吸收光子，产生抽运信号。
无论磁场多大，粒子吸收光子发生跃迁最后形成偏极化的情况都应相同，产生的光抽运信号峰等高。
原理：运用圆偏振光束激发气态原子的方法以打破原子在所研究的能级期间的玻耳兹曼热平衡分布，造成所需的布居数差，从而在的
光泵磁共振实验中对光抽运信号 的深入研究
胡凯 复旦大学光信息科学与技术系
学号：0572436
光泵磁共振实验简介
❖ 五十年代初由A.Kastler等人提出 ❖ 原理：运用圆偏振光束激发气态原子的方法
以打破原子在所研究的能级期间的玻耳兹曼 热平衡分布，造成所需的布居数差，从而在 的低浓度的条件下提高共振强度 ❖ 作用：提高了气态物质的核磁共振信息强度
光泵磁共振实验装置示意图
光泵磁共振实验装置电源线框图
三种典型光抽运信号
其中虚线表示水平方向的合磁场扫过零时对应扫场信号瞬间位置
一.关于扫场的直流分量
❖ 示波器显示如上图(b)的波形的情况下，改变 扫场的大小发现，光抽运信号发生改变。
❖ 增大扫场，波谷对应的光抽运信号变小，即 图（c）
❖ 减小扫场，波峰对应的光抽运信号变小 ，即 图（a）
❖ 实际测量g因子和地磁场水平分量时，都通过 改变磁场方向来抵消了水平直流场的作用， 因而扫场的直流分量对所测得的g因子和地磁 场水平分量的结果并没有影响。
❖ 根据光泵磁共振的原理，在水平磁场扫过零点 时 ，偏极化消失。而后重新分裂的塞曼能级 上各粒子数近似相等，即会有7/8的粒子开始 吸收光子，产生抽运信号。
低浓度的条件下提高共振强度
意义：是物理学中研究物质内部结构的重要
方法 ，扩展了核磁共振的应用范围。
光泵磁共振实验装置电源线框图
显然与地磁场水平分量0.
作用：提高了气态物质的核磁共振信息强度
示波器显示如上图(b)的波形的情况下，改变扫场的大小发现，光抽运信号发生改变。
应用：在激光、电子频率标准和精测弱磁场等方面都有重要应用，特别是在碱金属原子激发态精细与超精细结构的研究中，对搞清楚