基本信息
- 项目名称：
- 用光泵磁共振实验仪器测弱磁场的实验探究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 在对原有光泵磁共振实验仪器深入探究理解和思考的基础上，利用矢量分析的方法，使该仪器可对空间弱磁场进行测量。 在传统实验中加入虚拟仪器辅助设计，对原有实验进行了新的拓展。
- 详细介绍：
- 本文介绍了用光泵磁共振的技术测量弱磁场的方法。应用光泵磁共振实验装置，可测出地磁场的垂直分量和水平分量，从而得到地磁场的大小及方向。在此基础上，我们若将该实验仪置于弱磁场中，便可求出合磁场的大小及方向，从而算出弱磁场的大小和方向。 磁场测量是人们观察、研究和利用磁现象有关物理过程的一种手段。人类生活在一个处处有 磁场的世界，从遥远的太空到我们身体内的每一个细胞，到处都有磁性。无论是磁场强度（磁化场）的测量，还是材料内部磁场的测量，都是以空间磁场的测量为基础的。空间磁场的测量是磁场研究的重要方面，它为磁场理论研究和磁场应用提供可靠的参数。 该项目是在本科实验要求的基础上，对光泵磁共振测量技术做进一步的探索。当空间存在一个与地磁场相当的弱磁场时，我们可用该装置测出它与地磁场的合磁场，如果地磁场被看作已知量，即可通过矢量分析，得出所求的弱磁场。 虚拟仪器是以微计算机为核心，辅以一定的硬件设备，用通用或专用软件开发实现仪器功能的软件系统，提供对测量数据的分析、处理和显示等功能的新型仪器。该种仪器完全具备普通仪器的功能，同时又增加了一般仪器所没有的特殊功能。与智能仪器不同的是，虚拟仪器是以个人计算机为核心，具有一机多功能的特点，而且由于它多是在Windows等操作系统平台上运行，可以同时运行多个软件，所以一台微机可以做多种仪器的功能扩展，构成虚拟集成仪器。 在项目初期主要构建实验数据处理部分。而实验数据处理部分主要分为三大部分：一，弱磁场水平计算程序；二，弱磁场垂直计算程序；三地磁场计算程序。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 过对光泵磁共振实验的学习以后，能够用该实验仪器测弱磁场
科学性、先进性及独特之处
- 在《光磁共振实验》的学习研究基础上，对光泵磁共振实验仪器进行的二次开发，旨在测量环境中存在的与地磁场相当的弱磁场（约在0.00001T量级）。
应用价值和现实意义
- (1)测量环境弱磁场 （2）教学演示，让实验者理解原子能级间的跃迁，了解原子基态，激发态等原子性质，还能使读者了解labview程序在这个过程中是如何参与的 （3）用于检测一些有弱磁场的材料（如岩石中的弱磁场） （4）通过对材料的磁探测，获知材料的结构缺陷
学术论文摘要
- 光磁磁共振试验仪是法国物理学家卡斯特勒为研究原子或分子的基态磁共振而发明的。该实验仪的不仅最先实现了粒子数反转，成为激光器的先导，同时也发展了一种原子物理研究的重要方法。 在光磁共振实验中，一方面通过光抽运增加磁共振能级间的布居数差；另一方面又用量子能量比射频或微波量子能量大106～107倍的可见光或紫外线探测磁共振信号。这就使磁共振信号探测灵敏度大大增加。而且由于有效地消除了多普勒增宽（见谱线增宽），与传统的光谱方法相比，分辨率要高得多。光磁共振方法在测定许多原子（包括短寿命稀有同位素）的g因子、超精细结构常数等方面取得了成果。在应用方面，利用光磁共振原理，可制成测量微弱磁场的磁强计和高稳定度的原子频标等。 该项目是在本科实验要求的基础上，对光磁共振测量技术作进一步的探索，并对实验仪进行改装，使其成为一个弱磁场测量仪。
获奖情况
- 作品于2011年3月7日在“昆明学院第二届青年学术科技作品竞赛”中获得三等奖
鉴定结果
- 该作品具有实际应用价值。
参考文献
- [1]吴思诚，王祖铨。近代物理实验[M].北京大学出版社。1999：128-139. [2]安振昌。地磁场多项式模型的分析与讨论。地球物理学报。2001，Vol.44，suppl:45-50 [3]安振昌，徐元芳，夏国辉.表示局部地区地磁场及长期变化分布的数学方法.地球物理学报.1982，25（增刊）：711-717 [4]Haines G V,Spherical cap harmonic analysis. J.Gephys.Res.1985,90(B3)：2583-2591 [5]安振昌，谭东海，N.M.Rotanova,V, P.Golovkov.亚洲MAGSAT卫星磁异常冠谐分析，地球物理学报，1998，41（2）：168-173 [6]Alldredge L R.Rectangular harmonic analysis applied to the geomagnetic field .J.Geophys.Res,1981,86(B3):3021-3026 [7]朱岗昆，徐文耀。我国及邻近地区的嵌套式地磁模型。地球物理学报，1985，28（2）：133-141. [8]安振昌 青藏高原地磁场模型的研究。2000，May. Vol.43，No.3：339-345. [9]顾左文，安振昌，高金田，詹志佳，姚同起，韩炜，陈斌.2003年中国及邻区地磁场模型的计算与分析。地震学报，Mar.，2006.Vol.28，No.2：141-149 [10]安振昌.2000年中国地磁场及长期变化冠谐分析，Jan.，2003 ，Vol.46，No.1：68-72
同类课题研究水平概述
- 光磁磁共振试验仪最先是由法国物理学家卡斯特勒为研究原子或分子的基态磁共振而发明的。该实验仪的不仅最先实现了粒子数反转，成为激光器的先导，同时也发展了一种原子物理研究的重要方法。 经过后人的探索发现光磁共振方法在测定许多原子（包括短寿命稀有同位素）的g因子、超精细结构常数等方面有特殊的效果，在当今国内外在这几方面取得了成果。 同时在应用方面，利用光磁共振原理，制成测量微弱磁场的磁强计和高稳定度的原子频标等也是国内外的发展方向。
