光泵磁力仪2
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2 P0 23 P 1
3
MJ
0 1 0 −1 2 1
D0 D1
源自文库
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0 −1
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23 S1
1S0
−2 1 0 −1
−1
大量原子都聚积到基态2 能级上， 大量原子都聚积到基态 3S1， MJ = + 1能级上，偏极化达到饱和。这时 能级上 偏极化达到饱和。 在垂直于B的平面内施加一个频率为的射频场 的平面内施加一个频率为的射频场B1， 在垂直于 的平面内施加一个频率为的射频场 ，其频率等于原子跃迁 频率f 当满足磁共振条件 频率 0,当满足磁共振条件 △ E=hf（2） （ ） 在塞曼子能级间产生感应跃迁， 时,在塞曼子能级间产生感应跃迁，称为磁共振。 MJ = + 1能级上的大量 在塞曼子能级间产生感应跃迁 称为磁共振。 能级上的大量 原子会吸收B1的能量跃迁到 的能量跃迁到M 原子会吸收 的能量跃迁到 J = 0态，当然也会从 J = - 1态。磁共振 态 当然也会从M 态 消除了原子分布的偏极化，由于光连续照射，存在光抽运， 消除了原子分布的偏极化，由于光连续照射，存在光抽运，原子又被抽 运到M 子能级上， 运到 J = + 1子能级上，因而跃迁与抽运达到一个新平衡。光跃迁速率 子能级上 因而跃迁与抽运达到一个新平衡。 比磁共振跃迁速率大几个数量级， 比磁共振跃迁速率大几个数量级，故光抽运与磁共振跃的过程就可以连 续地进行下去。通过测量光强的变化，即可得到磁共振信号。 续地进行下去。通过测量光强的变化，即可得到磁共振信号。仪器的巧 妙之处就是将一个低频射频光子（ ～ 妙之处就是将一个低频射频光子（1～10MHZ）转换成高频光频光子 ） ），从而使信号功率提高了 个数量级。 （108MHZ），从而使信号功率提高了 ～8个数量级。 ），从而使信号功率提高了7～ 个数量级 测定此时的射频f，就可得到地磁场 的值 当地磁场变化时， 的值。 测定此时的射频 ，就可得到地磁场T的值。当地磁场变化时，相应改变射 频场的频率，使其保持吸收室的光线最弱， 频场的频率，使其保持吸收室的光线最弱，也就是使射频场的频率自动跟 踪地磁场变化，实现对T值的连续测量 值的连续测量。 踪地磁场变化，实现对 值的连续测量。
因为光子能量比微波或射频波量子能量高几 个数量级， 个数量级，所以检测光的灵敏度要比直接检 测微波或射频的灵敏度高得多。 测微波或射频的灵敏度高得多。选择适当偏 振和特定频率的光照射原子系统，能够在实 振和特定频率的光照射原子系统， 验室温度下使原子磁能级发生倒转（ 验室温度下使原子磁能级发生倒转（光抽运 作用）。同时加一个微波或射频场， ）。同时加一个微波或射频场 作用）。同时加一个微波或射频场，强迫系 统发生磁共振， 统发生磁共振，使磁能级的步居数恢复玻尔 兹蔓分布， 兹蔓分布，
光泵磁力仪
总体框图
自然界的大多数光源发出的是自然界，但有时也发出圆或椭圆偏振光， 自然界的大多数光源发出的是自然界，但有时也发出圆或椭圆偏振光， 例如处在强磁场中的物质，电子作拉摩回旋运动， 例如处在强磁场中的物质，电子作拉摩回旋运动，它们发出的电磁辐射 就是圆或椭圆偏振的。这里所谓圆或椭圆偏振光的“获得” 就是圆或椭圆偏振的。这里所谓圆或椭圆偏振光的“获得”，是指利用 偏振器件把自然光改造圆或椭圆偏振光。获得一般的椭圆偏振光并不难， 偏振器件把自然光改造圆或椭圆偏振光。获得一般的椭圆偏振光并不难， 只需令自然光通过一个起偏器和一个波晶片即可。如图所示： 只需令自然光通过一个起偏器和一个波晶片即可。如图所示：
如图所示，由起偏器射出的线偏振光射到波晶片中去时，被分解成 和 如图所示，由起偏器射出的线偏振光射到波晶片中去时，被分解成Eo和 Ee两个振动，它们在晶体内传播速度不同，穿过晶片时产生一定附加的 两个振动， 两个振动 它们在晶体内传播速度不同， 位相差△ 射出晶片之后两光束速度恢复到一样， 位相差△。射出晶片之后两光束速度恢复到一样，合成在一起一般得到 椭圆偏振光。只有在一定条件下才成为圆偏振光或仍线振光， 椭圆偏振光。只有在一定条件下才成为圆偏振光或仍线振光，只有在一 定条件下成为圆偏振光或仍为线偏振光。 定条件下成为圆偏振光或仍为线偏振光。保证出射光是圆偏振的条件有 二： 之间的位相差δ‘=δλ+△=±π/2。 （1）Eo和Ee之间的位相差 ） 和 之间的位相差 △ ± 。 这里δλ是入射到波晶片上线偏振光的电矢量在 ，o两轴上投影时可能引 这里 是入射到波晶片上线偏振光的电矢量在e， 两轴上投影时可能引 是入射到波晶片上线偏振光的电矢量在 起的位相差。例如图所示，当入射的线偏振光的振动在第一、 起的位相差。例如图所示，当入射的线偏振光的振动在第一、三象限里 δλ=0（图），在第二、四象限时里 在第二、 ）（n （ ），在第二 四象限时里δλ=π（图）。△=（2π/λ）（ o-ne） （ ）。△ （ ）（ d是波晶片本身引起的，它与波晶片的厚度 有关。要想使 ±π/2，必 是波晶片本身引起的， 有关。 是波晶片本身引起的 它与波晶片的厚度d有关 要想使δ=± ， 须使△ ± 须使△=±π/2，必须选用四分之一的波长片。 ，必须选用四分之一的波长片。
光抽运的原理
在光泵磁力仪中，有些以氦为工作物质。如右图所示， 在光泵磁力仪中，有些以氦为工作物质。如右图所示，4He 原子的基态 利用高频放电使其由基态过渡到亚稳态2 利用波长λ 是1S0，利用高频放电使其由基态过渡到亚稳态 3S1,利用波长λ＝
108.375nm （相当于 3S1 到23P1的辐射频率）的D1 线右旋圆偏振光照射，使之 相当于2 的辐射频率） 线右旋圆偏振光照射， 激发跃迁。但是， 的磁次能级上的原子， 激发跃迁。但是， 23S1中MJ = + 1 的磁次能级上的原子，因不满足跃迁选择定 不能吸收D 线激发到2 的任何能级上去。因为当用右旋(或左旋 或左旋)偏振光 则，不能吸收 1 线激发到 3p1 的任何能级上去。因为当用右旋 或左旋 偏振光 照射铷原子时，若光进行的方向与磁场的方向相同，原子只有按△ 跃迁(左 照射铷原子时，若光进行的方向与磁场的方向相同，原子只有按△m =1跃迁 左 跃迁 磁次能级上的原子，被激发跃迁到2 旋△m =-1)。MJ = 0 ，-1 磁次能级上的原子，被激发跃迁到 3p1 (MJ = 1 , 0 ） 。 的能级上；仅停留10 后又以等几率（ 选择定则） 的能级上；仅停留 -8 s 后又以等几率（按△ m , . , = O 士l 选择定则）跃迁回 23S1的各次能级上 含MJ = + 1 )，经过一定时间后，则亚稳态 3S1中的原子可能 的各次能级上(含 ，经过一定时间后，则亚稳态2 全部集中在MJ = + 1 的次能级上。实 的次能级上。 全部集中在 现了4He原子磁矩在光作用下的定向排 原子磁矩在光作用下的定向排 即光学取向。这种利用光能， 列，即光学取向。这种利用光能，将 原子的能态泵激到同一个能级上的过 程，就叫做光泵作用 价电子状态
o e o e
的振幅Ae=Ao。设入射的线偏振光的 （2）Ee和Eo的振幅 ） 和 的振幅 。 振幅为A，其振动方向与e轴的夹角为 轴的夹角为α， 振幅为 ，其振动方向与 轴的夹角为 ，则 Ae=Acosα，Ae=Asinα。要使 ， 。要使Ae=Ao，必须 ，必须α=450。 总之，令一束线偏振光通过一波晶片， 总之，令一束线偏振光通过一波晶片，一般说来我 们得到一束椭圆偏振光；只有通过λ/4波片 而且λ/4 波片,而且 们得到一束椭圆偏振光；只有通过 波片 而且 片的光轴与入射光的振动面成45 角时， 片的光轴与入射光的振动面成 0角时，我们才得 到一束圆偏振光。 到一束圆偏振光。
光抽运
光抽运是通过特定偏振光激发从而打破原子所在研 究能级间玻尔兹曼热平衡分布,同时由于光子角动量 究能级间玻尔兹曼热平衡分布 同时由于光子角动量 传递使原子系统宏观极化。光抽运技术在磁共振、 传递使原子系统宏观极化。光抽运技术在磁共振、 自旋交换、分离或浓缩同位素、原子频标、 自旋交换、分离或浓缩同位素、原子频标、激光冷 却和俘获等研究领域中扮演着重要角色。 却和俘获等研究领域中扮演着重要角色。光磁共振 是利用光抽运所形成磁共振跃迁所需的布居数差,同 是利用光抽运所形成磁共振跃迁所需的布居数差 同 时也利用抽运光对磁共振吸收信号进行光检测。 时也利用抽运光对磁共振吸收信号进行光检测。本 文借助周期性扫场调制的核磁共振达到实验观测目 从而研究选定原子体系对光抽运响应特性。 的,从而研究选定原子体系对光抽运响应特性。 从而研究选定原子体系对光抽运响应特性
外磁场与频率的关系式为: 外磁场与频率的关系式为 f0(兆赫 〔2.80235(兆赫 高斯 〕×T(高斯 兆赫)=〔 兆赫)/(高斯 高斯)········· (1) 兆赫 兆赫 高斯)〕 高斯 这个关系式把我们所要测量的磁场T的数值与射频振荡器的某一输出频 这个关系式把我们所要测量的磁场 的数值与射频振荡器的某一输出频 率f。联系起来。因此，只要测量出发生磁共振吸收现象时射频场频率 。 。联系起来。因此，只要测量出发生磁共振吸收现象时射频场频率f。 的大小，就可以根据下式推算出磁场T值 的大小，就可以根据下式推算出磁场 值 T(高斯 0(兆赫 2.802356(兆赫 高斯)=f 兆赫 兆赫)/ 兆赫)·········……(2) 高斯 兆赫 磁场以Iγ=10-5高斯表示，频率以赫兹表示时， 高斯表示，频率以赫兹表示时， 磁场以 I γ=28.02356赫兹≌28赫兹 赫兹≌ 赫兹 赫兹···……(3) 赫兹 无论频率计测频，表头指示或自动记录都是根据上述公式进行的。 无论频率计测频，表头指示或自动记录都是根据上述公式进行的。仪器 的方块图如下:系统的工作过程氦灯受高频激发振荡器激励 系统的工作过程氦灯受高频激发振荡器激励， 的方块图如下 系统的工作过程氦灯受高频激发振荡器激励， 的旋磁γ 氦He的旋磁 p= (2.6751987士0.0000075)X108T-1S-1,即1Hz对应 的旋磁 士 对应 0.035684 nT。 。
亚稳态
激发态：原子或分子吸收一定的能量后，电子被激发到较高能级但尚未 激发态：原子或分子吸收一定的能量后，电子被激发到较高能级但尚未 能级 电离的状态。 电离的状态。激发态一般是指电子激发态 。 产生激发态的方法主要有： 光激发。 产生激发态的方法主要有：①光激发。处于基态的原子或分子吸收一定 能量的光子 可跃迁至激发态，这是产生激发态的最主要方法。 放电。 光子， 能量的光子，可跃迁至激发态，这是产生激发态的最主要方法。②放电。 主要用于激励原子，如高压汞灯、氙弧光灯。 化学激活。 主要用于激励原子，如高压汞灯、氙弧光灯。③化学激活。某些放热化 化学发光。 学反应可能使电子被激发，导致化学发光 学反应可能使电子被激发，导致化学发光。 激发态是短寿命的，能级寿命10 左右， 激发态是短寿命的，能级寿命 -8～10-9s左右，很容易返回到基态，同 左右 很容易返回到基态， 时放出多余的能量。激发态去活的途径有： 辐射跃迁（荧光或 时放出多余的能量。激发态去活的途径有：①辐射跃迁（荧光或磷光 )。 。 无辐射跃迁（系间窜越，内部转变）。 传能和猝灭（ ）。③ ②无辐射跃迁（系间窜越，内部转变）。③传能和猝灭（激发态分子将 能量传递给另一基态分子并使其激发）。 能量传递给另一基态分子并使其激发）。 亚稳态是一种特殊的激发态， 亚稳态是一种特殊的激发态，平均寿命较长的原子激发态 。其寿命可达 数量级的时间， 10-3～1秒(s)数量级的时间，比通常能级寿命 -8～10-9s要大好几个量 秒 数量级的时间 比通常能级寿命10 要大好几个量 3S 和1S21S 就是亚稳态，它们自发跃迁到 1 氦原子的1S2 1 级。氦原子的 0就是亚稳态，它们自发跃迁到1S1 S0。 由于跃迁受到选择定则的限制，不能通过电偶极辐射跃迁到较低的能态， 由于跃迁受到选择定则的限制，不能通过电偶极辐射跃迁到较低的能态， 但可通过磁偶极辐射或电四极辐射跃迁到较低能态，辐射强度很弱， 但可通过磁偶极辐射或电四极辐射跃迁到较低能态，辐射强度很弱，因 而亚稳态的寿命很长。亚稳态原子比处于基态的原子更易于电离， 而亚稳态的寿命很长。亚稳态原子比处于基态的原子更易于电离，也易 于发生碰撞能量转移，从而影响放电性能；在激光器中， 于发生碰撞能量转移，从而影响放电性能；在激光器中，则形成粒子数 反转，亚稳态具有重要意义。 反转，亚稳态具有重要意义。
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MJ
0 1 0 −1 2 1
D0 D1
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1S0
−2 1 0 −1
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大量原子都聚积到基态2 能级上， 大量原子都聚积到基态 3S1， MJ = + 1能级上，偏极化达到饱和。这时 能级上 偏极化达到饱和。 在垂直于B的平面内施加一个频率为的射频场 的平面内施加一个频率为的射频场B1， 在垂直于 的平面内施加一个频率为的射频场 ，其频率等于原子跃迁 频率f 当满足磁共振条件 频率 0,当满足磁共振条件 △ E=hf（2） （ ） 在塞曼子能级间产生感应跃迁， 时,在塞曼子能级间产生感应跃迁，称为磁共振。 MJ = + 1能级上的大量 在塞曼子能级间产生感应跃迁 称为磁共振。 能级上的大量 原子会吸收B1的能量跃迁到 的能量跃迁到M 原子会吸收 的能量跃迁到 J = 0态，当然也会从 J = - 1态。磁共振 态 当然也会从M 态 消除了原子分布的偏极化，由于光连续照射，存在光抽运， 消除了原子分布的偏极化，由于光连续照射，存在光抽运，原子又被抽 运到M 子能级上， 运到 J = + 1子能级上，因而跃迁与抽运达到一个新平衡。光跃迁速率 子能级上 因而跃迁与抽运达到一个新平衡。 比磁共振跃迁速率大几个数量级， 比磁共振跃迁速率大几个数量级，故光抽运与磁共振跃的过程就可以连 续地进行下去。通过测量光强的变化，即可得到磁共振信号。 续地进行下去。通过测量光强的变化，即可得到磁共振信号。仪器的巧 妙之处就是将一个低频射频光子（ ～ 妙之处就是将一个低频射频光子（1～10MHZ）转换成高频光频光子 ） ），从而使信号功率提高了 个数量级。 （108MHZ），从而使信号功率提高了 ～8个数量级。 ），从而使信号功率提高了7～ 个数量级 测定此时的射频f，就可得到地磁场 的值 当地磁场变化时， 的值。 测定此时的射频 ，就可得到地磁场T的值。当地磁场变化时，相应改变射 频场的频率，使其保持吸收室的光线最弱， 频场的频率，使其保持吸收室的光线最弱，也就是使射频场的频率自动跟 踪地磁场变化，实现对T值的连续测量 值的连续测量。 踪地磁场变化，实现对 值的连续测量。
因为光子能量比微波或射频波量子能量高几 个数量级， 个数量级，所以检测光的灵敏度要比直接检 测微波或射频的灵敏度高得多。 测微波或射频的灵敏度高得多。选择适当偏 振和特定频率的光照射原子系统，能够在实 振和特定频率的光照射原子系统， 验室温度下使原子磁能级发生倒转（ 验室温度下使原子磁能级发生倒转（光抽运 作用）。同时加一个微波或射频场， ）。同时加一个微波或射频场 作用）。同时加一个微波或射频场，强迫系 统发生磁共振， 统发生磁共振，使磁能级的步居数恢复玻尔 兹蔓分布， 兹蔓分布，
光泵磁力仪
总体框图
自然界的大多数光源发出的是自然界，但有时也发出圆或椭圆偏振光， 自然界的大多数光源发出的是自然界，但有时也发出圆或椭圆偏振光， 例如处在强磁场中的物质，电子作拉摩回旋运动， 例如处在强磁场中的物质，电子作拉摩回旋运动，它们发出的电磁辐射 就是圆或椭圆偏振的。这里所谓圆或椭圆偏振光的“获得” 就是圆或椭圆偏振的。这里所谓圆或椭圆偏振光的“获得”，是指利用 偏振器件把自然光改造圆或椭圆偏振光。获得一般的椭圆偏振光并不难， 偏振器件把自然光改造圆或椭圆偏振光。获得一般的椭圆偏振光并不难， 只需令自然光通过一个起偏器和一个波晶片即可。如图所示： 只需令自然光通过一个起偏器和一个波晶片即可。如图所示：
如图所示，由起偏器射出的线偏振光射到波晶片中去时，被分解成 和 如图所示，由起偏器射出的线偏振光射到波晶片中去时，被分解成Eo和 Ee两个振动，它们在晶体内传播速度不同，穿过晶片时产生一定附加的 两个振动， 两个振动 它们在晶体内传播速度不同， 位相差△ 射出晶片之后两光束速度恢复到一样， 位相差△。射出晶片之后两光束速度恢复到一样，合成在一起一般得到 椭圆偏振光。只有在一定条件下才成为圆偏振光或仍线振光， 椭圆偏振光。只有在一定条件下才成为圆偏振光或仍线振光，只有在一 定条件下成为圆偏振光或仍为线偏振光。 定条件下成为圆偏振光或仍为线偏振光。保证出射光是圆偏振的条件有 二： 之间的位相差δ‘=δλ+△=±π/2。 （1）Eo和Ee之间的位相差 ） 和 之间的位相差 △ ± 。 这里δλ是入射到波晶片上线偏振光的电矢量在 ，o两轴上投影时可能引 这里 是入射到波晶片上线偏振光的电矢量在e， 两轴上投影时可能引 是入射到波晶片上线偏振光的电矢量在 起的位相差。例如图所示，当入射的线偏振光的振动在第一、 起的位相差。例如图所示，当入射的线偏振光的振动在第一、三象限里 δλ=0（图），在第二、四象限时里 在第二、 ）（n （ ），在第二 四象限时里δλ=π（图）。△=（2π/λ）（ o-ne） （ ）。△ （ ）（ d是波晶片本身引起的，它与波晶片的厚度 有关。要想使 ±π/2，必 是波晶片本身引起的， 有关。 是波晶片本身引起的 它与波晶片的厚度d有关 要想使δ=± ， 须使△ ± 须使△=±π/2，必须选用四分之一的波长片。 ，必须选用四分之一的波长片。
光抽运的原理
在光泵磁力仪中，有些以氦为工作物质。如右图所示， 在光泵磁力仪中，有些以氦为工作物质。如右图所示，4He 原子的基态 利用高频放电使其由基态过渡到亚稳态2 利用波长λ 是1S0，利用高频放电使其由基态过渡到亚稳态 3S1,利用波长λ＝
108.375nm （相当于 3S1 到23P1的辐射频率）的D1 线右旋圆偏振光照射，使之 相当于2 的辐射频率） 线右旋圆偏振光照射， 激发跃迁。但是， 的磁次能级上的原子， 激发跃迁。但是， 23S1中MJ = + 1 的磁次能级上的原子，因不满足跃迁选择定 不能吸收D 线激发到2 的任何能级上去。因为当用右旋(或左旋 或左旋)偏振光 则，不能吸收 1 线激发到 3p1 的任何能级上去。因为当用右旋 或左旋 偏振光 照射铷原子时，若光进行的方向与磁场的方向相同，原子只有按△ 跃迁(左 照射铷原子时，若光进行的方向与磁场的方向相同，原子只有按△m =1跃迁 左 跃迁 磁次能级上的原子，被激发跃迁到2 旋△m =-1)。MJ = 0 ，-1 磁次能级上的原子，被激发跃迁到 3p1 (MJ = 1 , 0 ） 。 的能级上；仅停留10 后又以等几率（ 选择定则） 的能级上；仅停留 -8 s 后又以等几率（按△ m , . , = O 士l 选择定则）跃迁回 23S1的各次能级上 含MJ = + 1 )，经过一定时间后，则亚稳态 3S1中的原子可能 的各次能级上(含 ，经过一定时间后，则亚稳态2 全部集中在MJ = + 1 的次能级上。实 的次能级上。 全部集中在 现了4He原子磁矩在光作用下的定向排 原子磁矩在光作用下的定向排 即光学取向。这种利用光能， 列，即光学取向。这种利用光能，将 原子的能态泵激到同一个能级上的过 程，就叫做光泵作用 价电子状态
o e o e
的振幅Ae=Ao。设入射的线偏振光的 （2）Ee和Eo的振幅 ） 和 的振幅 。 振幅为A，其振动方向与e轴的夹角为 轴的夹角为α， 振幅为 ，其振动方向与 轴的夹角为 ，则 Ae=Acosα，Ae=Asinα。要使 ， 。要使Ae=Ao，必须 ，必须α=450。 总之，令一束线偏振光通过一波晶片， 总之，令一束线偏振光通过一波晶片，一般说来我 们得到一束椭圆偏振光；只有通过λ/4波片 而且λ/4 波片,而且 们得到一束椭圆偏振光；只有通过 波片 而且 片的光轴与入射光的振动面成45 角时， 片的光轴与入射光的振动面成 0角时，我们才得 到一束圆偏振光。 到一束圆偏振光。
光抽运
光抽运是通过特定偏振光激发从而打破原子所在研 究能级间玻尔兹曼热平衡分布,同时由于光子角动量 究能级间玻尔兹曼热平衡分布 同时由于光子角动量 传递使原子系统宏观极化。光抽运技术在磁共振、 传递使原子系统宏观极化。光抽运技术在磁共振、 自旋交换、分离或浓缩同位素、原子频标、 自旋交换、分离或浓缩同位素、原子频标、激光冷 却和俘获等研究领域中扮演着重要角色。 却和俘获等研究领域中扮演着重要角色。光磁共振 是利用光抽运所形成磁共振跃迁所需的布居数差,同 是利用光抽运所形成磁共振跃迁所需的布居数差 同 时也利用抽运光对磁共振吸收信号进行光检测。 时也利用抽运光对磁共振吸收信号进行光检测。本 文借助周期性扫场调制的核磁共振达到实验观测目 从而研究选定原子体系对光抽运响应特性。 的,从而研究选定原子体系对光抽运响应特性。 从而研究选定原子体系对光抽运响应特性
外磁场与频率的关系式为: 外磁场与频率的关系式为 f0(兆赫 〔2.80235(兆赫 高斯 〕×T(高斯 兆赫)=〔 兆赫)/(高斯 高斯)········· (1) 兆赫 兆赫 高斯)〕 高斯 这个关系式把我们所要测量的磁场T的数值与射频振荡器的某一输出频 这个关系式把我们所要测量的磁场 的数值与射频振荡器的某一输出频 率f。联系起来。因此，只要测量出发生磁共振吸收现象时射频场频率 。 。联系起来。因此，只要测量出发生磁共振吸收现象时射频场频率f。 的大小，就可以根据下式推算出磁场T值 的大小，就可以根据下式推算出磁场 值 T(高斯 0(兆赫 2.802356(兆赫 高斯)=f 兆赫 兆赫)/ 兆赫)·········……(2) 高斯 兆赫 磁场以Iγ=10-5高斯表示，频率以赫兹表示时， 高斯表示，频率以赫兹表示时， 磁场以 I γ=28.02356赫兹≌28赫兹 赫兹≌ 赫兹 赫兹···……(3) 赫兹 无论频率计测频，表头指示或自动记录都是根据上述公式进行的。 无论频率计测频，表头指示或自动记录都是根据上述公式进行的。仪器 的方块图如下:系统的工作过程氦灯受高频激发振荡器激励 系统的工作过程氦灯受高频激发振荡器激励， 的方块图如下 系统的工作过程氦灯受高频激发振荡器激励， 的旋磁γ 氦He的旋磁 p= (2.6751987士0.0000075)X108T-1S-1,即1Hz对应 的旋磁 士 对应 0.035684 nT。 。
亚稳态
激发态：原子或分子吸收一定的能量后，电子被激发到较高能级但尚未 激发态：原子或分子吸收一定的能量后，电子被激发到较高能级但尚未 能级 电离的状态。 电离的状态。激发态一般是指电子激发态 。 产生激发态的方法主要有： 光激发。 产生激发态的方法主要有：①光激发。处于基态的原子或分子吸收一定 能量的光子 可跃迁至激发态，这是产生激发态的最主要方法。 放电。 光子， 能量的光子，可跃迁至激发态，这是产生激发态的最主要方法。②放电。 主要用于激励原子，如高压汞灯、氙弧光灯。 化学激活。 主要用于激励原子，如高压汞灯、氙弧光灯。③化学激活。某些放热化 化学发光。 学反应可能使电子被激发，导致化学发光 学反应可能使电子被激发，导致化学发光。 激发态是短寿命的，能级寿命10 左右， 激发态是短寿命的，能级寿命 -8～10-9s左右，很容易返回到基态，同 左右 很容易返回到基态， 时放出多余的能量。激发态去活的途径有： 辐射跃迁（荧光或 时放出多余的能量。激发态去活的途径有：①辐射跃迁（荧光或磷光 )。 。 无辐射跃迁（系间窜越，内部转变）。 传能和猝灭（ ）。③ ②无辐射跃迁（系间窜越，内部转变）。③传能和猝灭（激发态分子将 能量传递给另一基态分子并使其激发）。 能量传递给另一基态分子并使其激发）。 亚稳态是一种特殊的激发态， 亚稳态是一种特殊的激发态，平均寿命较长的原子激发态 。其寿命可达 数量级的时间， 10-3～1秒(s)数量级的时间，比通常能级寿命 -8～10-9s要大好几个量 秒 数量级的时间 比通常能级寿命10 要大好几个量 3S 和1S21S 就是亚稳态，它们自发跃迁到 1 氦原子的1S2 1 级。氦原子的 0就是亚稳态，它们自发跃迁到1S1 S0。 由于跃迁受到选择定则的限制，不能通过电偶极辐射跃迁到较低的能态， 由于跃迁受到选择定则的限制，不能通过电偶极辐射跃迁到较低的能态， 但可通过磁偶极辐射或电四极辐射跃迁到较低能态，辐射强度很弱， 但可通过磁偶极辐射或电四极辐射跃迁到较低能态，辐射强度很弱，因 而亚稳态的寿命很长。亚稳态原子比处于基态的原子更易于电离， 而亚稳态的寿命很长。亚稳态原子比处于基态的原子更易于电离，也易 于发生碰撞能量转移，从而影响放电性能；在激光器中， 于发生碰撞能量转移，从而影响放电性能；在激光器中，则形成粒子数 反转，亚稳态具有重要意义。 反转，亚稳态具有重要意义。