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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 用光泵磁共振實(shí)驗(yàn)儀器測弱磁場的實(shí)驗(yàn)探究
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡介：
- 在對原有光泵磁共振實(shí)驗(yàn)儀器深入探究理解和思考的基礎(chǔ)上，利用矢量分析的方法，使該儀器可對空間弱磁場進(jìn)行測量。 在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中加入虛擬儀器輔助設(shè)計(jì)，對原有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了新的拓展。
- 詳細(xì)介紹：
- 本文介紹了用光泵磁共振的技術(shù)測量弱磁場的方法。應(yīng)用光泵磁共振實(shí)驗(yàn)裝置，可測出地磁場的垂直分量和水平分量，從而得到地磁場的大小及方向。在此基礎(chǔ)上，我們?nèi)魧⒃搶?shí)驗(yàn)儀置于弱磁場中，便可求出合磁場的大小及方向，從而算出弱磁場的大小和方向。 磁場測量是人們觀察、研究和利用磁現(xiàn)象有關(guān)物理過程的一種手段。人類生活在一個(gè)處處有 磁場的世界，從遙遠(yuǎn)的太空到我們身體內(nèi)的每一個(gè)細(xì)胞，到處都有磁性。無論是磁場強(qiáng)度（磁化場）的測量，還是材料內(nèi)部磁場的測量，都是以空間磁場的測量為基礎(chǔ)的。空間磁場的測量是磁場研究的重要方面，它為磁場理論研究和磁場應(yīng)用提供可靠的參數(shù)。 該項(xiàng)目是在本科實(shí)驗(yàn)要求的基礎(chǔ)上，對光泵磁共振測量技術(shù)做進(jìn)一步的探索。當(dāng)空間存在一個(gè)與地磁場相當(dāng)?shù)娜醮艌鰰r(shí)，我們可用該裝置測出它與地磁場的合磁場，如果地磁場被看作已知量，即可通過矢量分析，得出所求的弱磁場。 虛擬儀器是以微計(jì)算機(jī)為核心，輔以一定的硬件設(shè)備，用通用或?qū)Ｓ密浖_發(fā)實(shí)現(xiàn)儀器功能的軟件系統(tǒng)，提供對測量數(shù)據(jù)的分析、處理和顯示等功能的新型儀器。該種儀器完全具備普通儀器的功能，同時(shí)又增加了一般儀器所沒有的特殊功能。與智能儀器不同的是，虛擬儀器是以個(gè)人計(jì)算機(jī)為核心，具有一機(jī)多功能的特點(diǎn)，而且由于它多是在Windows等操作系統(tǒng)平臺上運(yùn)行，可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)軟件，所以一臺微機(jī)可以做多種儀器的功能擴(kuò)展，構(gòu)成虛擬集成儀器。 在項(xiàng)目初期主要構(gòu)建實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理部分。而實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理部分主要分為三大部分：一，弱磁場水平計(jì)算程序；二，弱磁場垂直計(jì)算程序；三地磁場計(jì)算程序。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 過對光泵磁共振實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)以后，能夠用該實(shí)驗(yàn)儀器測弱磁場
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 在《光磁共振實(shí)驗(yàn)》的學(xué)習(xí)研究基礎(chǔ)上，對光泵磁共振實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行的二次開發(fā)，旨在測量環(huán)境中存在的與地磁場相當(dāng)?shù)娜醮艌觯s在0.00001T量級）。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- (1)測量環(huán)境弱磁場 （2）教學(xué)演示，讓實(shí)驗(yàn)者理解原子能級間的躍遷，了解原子基態(tài)，激發(fā)態(tài)等原子性質(zhì)，還能使讀者了解labview程序在這個(gè)過程中是如何參與的 （3）用于檢測一些有弱磁場的材料（如巖石中的弱磁場） （4）通過對材料的磁探測，獲知材料的結(jié)構(gòu)缺陷
學(xué)術(shù)論文摘要
- 光磁磁共振試驗(yàn)儀是法國物理學(xué)家卡斯特勒為研究原子或分子的基態(tài)磁共振而發(fā)明的。該實(shí)驗(yàn)儀的不僅最先實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，成為激光器的先導(dǎo)，同時(shí)也發(fā)展了一種原子物理研究的重要方法。 在光磁共振實(shí)驗(yàn)中，一方面通過光抽運(yùn)增加磁共振能級間的布居數(shù)差；另一方面又用量子能量比射頻或微波量子能量大106～107倍的可見光或紫外線探測磁共振信號。這就使磁共振信號探測靈敏度大大增加。而且由于有效地消除了多普勒增寬（見譜線增寬），與傳統(tǒng)的光譜方法相比，分辨率要高得多。光磁共振方法在測定許多原子（包括短壽命稀有同位素）的g因子、超精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)等方面取得了成果。在應(yīng)用方面，利用光磁共振原理，可制成測量微弱磁場的磁強(qiáng)計(jì)和高穩(wěn)定度的原子頻標(biāo)等。 該項(xiàng)目是在本科實(shí)驗(yàn)要求的基礎(chǔ)上，對光磁共振測量技術(shù)作進(jìn)一步的探索，并對實(shí)驗(yàn)儀進(jìn)行改裝，使其成為一個(gè)弱磁場測量儀。
獲獎(jiǎng)情況
- 作品于2011年3月7日在“昆明學(xué)院第二屆青年學(xué)術(shù)科技作品競賽”中獲得三等獎(jiǎng)
鑒定結(jié)果
- 該作品具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
- [1]吳思誠，王祖銓。近代物理實(shí)驗(yàn)[M].北京大學(xué)出版社。1999：128-139. [2]安振昌。地磁場多項(xiàng)式模型的分析與討論。地球物理學(xué)報(bào)。2001，Vol.44，suppl:45-50 [3]安振昌，徐元芳，夏國輝.表示局部地區(qū)地磁場及長期變化分布的數(shù)學(xué)方法.地球物理學(xué)報(bào).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，譚東海，N.M.Rotanova,V, P.Golovkov.亞洲MAGSAT衛(wèi)星磁異常冠諧分析，地球物理學(xué)報(bào)，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]朱崗昆，徐文耀。我國及鄰近地區(qū)的嵌套式地磁模型。地球物理學(xué)報(bào)，1985，28（2）：133-141. [8]安振昌 青藏高原地磁場模型的研究。2000，May. Vol.43，No.3：339-345. [9]顧左文，安振昌，高金田，詹志佳，姚同起，韓煒，陳斌.2003年中國及鄰區(qū)地磁場模型的計(jì)算與分析。地震學(xué)報(bào)，Mar.，2006.Vol.28，No.2：141-149 [10]安振昌.2000年中國地磁場及長期變化冠諧分析，Jan.，2003 ，Vol.46，No.1：68-72
同類課題研究水平概述
- 光磁磁共振試驗(yàn)儀最先是由法國物理學(xué)家卡斯特勒為研究原子或分子的基態(tài)磁共振而發(fā)明的。該實(shí)驗(yàn)儀的不僅最先實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，成為激光器的先導(dǎo)，同時(shí)也發(fā)展了一種原子物理研究的重要方法。 經(jīng)過后人的探索發(fā)現(xiàn)光磁共振方法在測定許多原子（包括短壽命稀有同位素）的g因子、超精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)等方面有特殊的效果，在當(dāng)今國內(nèi)外在這幾方面取得了成果。 同時(shí)在應(yīng)用方面，利用光磁共振原理，制成測量微弱磁場的磁強(qiáng)計(jì)和高穩(wěn)定度的原子頻標(biāo)等也是國內(nèi)外的發(fā)展方向。
