原子磁传感器原子气室无磁控温技术

针对原子磁传感器碱金属原子气室对无磁加热的需求,解决磁力仪共振谱线信号信噪比低的问题,使用了差分对的布线方法,采用微加工膜工艺,在陶瓷基板上制备了方形纯铜材质的无磁加热线圈。使用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件分析了线圈在2.2 mA直流条件下产生的附加稳态磁场分布情况,结合Pro/Engineer软件构建的铜质气室固定支架及其热仿真分析结果,得到了比较理想的加热线圈固定位置。进一步分析确定了20 kHz交流加热方案,最终制作完成了具有3W加热功率和0.1℃控温精度的无磁加热器。实验结果表明:该加热器瞬时磁扰动为2.24 pT,满足原子气室无磁加热要求。其结果对原子磁传感器气室的设计及工作参数的优化改进具有一定的参考意义。

一种宽工作温度范围的高灵敏度铯原子磁传感器

针对航空平台磁异常探测应用需求,研制了一种宽工作温度范围的高灵敏度铯原子磁传感器,解决了现有传感器存在的工作温度范围小、低温下易磁场失锁等问题。利用温度反馈机制对铯原子灯激发源进行实时补偿,提高了原子磁传感器的稳定性和工作温度范围,铯原子灯输出光功率稳定性由2.10(标准差)提升至0.62,传感器工作温度范围由-20℃~60℃提升至-50℃~70℃。基于低噪声铯原子灯和窄线宽铯原子吸收室技术,该文开展了铯原子磁传感器整机设计与参数优化,研制出高灵敏度铯原子磁传感器样机。测试结果表明,在常温及地磁背景下的实际测量灵敏度达 140 fT/√Hz@1 Hz,指标优于同类国际先进水平产品G-824A型铯原子磁传感器。