光泵磁共振实验中关键问题的分析与对策.pdfVIP

第 9 卷第 2 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　潍坊学院学报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　Vol . 9 No . 2 2009 年 3 月 　　　　　　　　　　　　　　Journal of Weifang U niver sit y 　　　　　　　　　　　　　　　　Mar . 2009 光泵磁共振实验中关键问题的分析与对策 仲明礼 (潍坊学院 , 山东 　潍坊 　26 106 1) 摘 　要 :基于光泵磁共振实验中产生光抽运信号和磁共振信号的条件分析 ,阐述了实验系统调整的依 据和方法 ,讨论了测量 g 因子过程中容易出现的问题 ,给出了具体的解决方案 。 关键词 :光抽运 ;磁共振 ;磁场 ;射频场 中图分类号 :O562 . 32 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :167 1 - 4288 (2009) 02 - 0078 - 03 1 　引言 光泵磁共振实验[ 1 ] 是近代物理的经典实验 ,主 要有两个过程 :通过光抽运实现各塞曼能级上粒子 数分布的“偏激化”状态 ;通过磁共振或能级简并 ,使 “偏激化”状态被破坏 ,各塞曼能级上的粒子数重新 分布 ,为下一次光抽运提供条件 。由于采用了光泵 及光探测技术 ,巧妙地将低频射频光子测量转换为 光频光子测量 ,其信号功率提高了 8 个数量级 ,从根 本上解决了气体状态下磁共振信号的探测问题 。本 文针对光泵磁共振实验中容易混淆的问题进行分析 图 1 　水平磁场和地磁场水平分量两者之和与扫场 讨论 ,给出了具体的解决方案 。 2 　实验系统的调整与光抽运信号的观察 在垂直方向磁场相互抵消 ,铷样品泡只受到水 平方向磁场作用的条件下 , 当方波扫场“过零”然后 反向的瞬间光抽运过程开始 。随着各塞曼能级上的 粒子逐渐被抽运到特定的能级上 ,样品对光的吸收 逐渐减弱 ,透过铷样品的光强逐渐增强并达到最大 。 当方波扫场再次“过零”然后反向时 ,各塞曼子能级 发生简并 ,造成粒子数重新分布 ,光抽运又开始进 图2 　水平方向叠加后的磁场 行 ,透射光又从最弱逐渐变强 。借助于光探测器和 要想观察到均匀等幅的光抽运信号 ,就必须对 示波器就可观察到光抽运信号 。 铷样品泡施加一个在一周期内正 、反向数值相同、形 观察光抽运信号是伴随着实验装置的调整而进 状完全对称的磁场[2 ] ( 见图 2) 。为此 ,在垂直方向 行的。需要对产生光抽运信号的磁场条件和光学系 上 ,使垂直线圈产生的磁场 B ⊥与地磁场的垂直分量 统条件进行分析 ,根据分析的结论来设置和调整实 BE ⊥等大反向 ,相互抵消 ; 在水平方向上 : 水平磁场 验装置 。 B ∥和地磁场水平分量 BE/ / 两者之和与方波扫场的 ( ) 2 . 1 　观察光抽运信号的磁场条件分析 平均值等值反向 见图 1 。具体实现方式 :让 B ∥为 ( ) 本实验中铷样品泡同时受到多个磁场的作用 , 某一固定值 如水平磁场线圈电流 100mA ,并使方 在水平方向上 :有水平线圈产生的水平磁场 B ∥ 、扫 波扫场 B扫 方向与水平磁场方向相反 ,无论地磁场 场线圈产生的扫场 B扫 、地磁场的水平分量 BE/ / 。在 水平分量 BE/ / 方向如何 ,当调节扫场幅度旋钮时 ,总 可以得到如图 1 所示状态 ,从而使三磁场叠加