４ ０ ７ ２ 中 国 船 舶 重 工 集 团公 司 第 七 一 。研 究所 ， 北 宜 昌 ４ ３ ０ ） ３ ０４；． 湖 ４ ０３

  摘要 ： 吸收 室是 自激 式铯 光泵磁 力仪的重要组成部分 ， 通常采取 加热控制 维持吸 收室的恒 温。研 究并设 计 了应 用 于

  果验证 了恒温加热控制 系统在铯 光泵磁 力仪 中应用的可行性 ， 对铯 光泵磁 力仪探 头激励的研究提供 了数据 支持 。

  关键词 ： 自激 振 荡 ； 光 泵 磁 力仪 ； 铯 自动 增 益 控 制 ；Ｔ ０ ０ Ｐ １０ 中 图 分 类 号 ：Ｈ ６ ． Ｔ ７２３ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ２—１４ （ ０ ２ ０ ０ ２ １０ ８ １ ２ １ ） ７— ０ ９—０ ３

  路， 使铯原子 的能级 分 布进行 重新 排列 ， 透过 吸收 室后 的凸透 镜 聚焦 在光电探 测 器上 的信号 达到最 弱 ， 产生磁 共振 现象 ， 结 合磁共 振和光探 测技术测 出达到共 振时候 的频 率值 ， 根据外 并

  对铯光泵磁力仪 的气室 进行加 热控 制使 气室 内 的铯 处 于蒸 汽 状态 。文 中通过对 自激振荡式铯光 泵磁力仪 原理 的分 析 ， 针对

  ２ Ｎｏ ７ ０ Ｒ＆Ｄｎ ｔ ｕ ｅ ＣＳ Ｃ， ｃ ａ ｇ４ ３ ３ Ｃｈｎ ． ． １ Ｉ ｓｉ ｔ ， Ｉ Ｙｉｈ ｎ ４ ０ ３， ｉａ） ｔ

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  凸透镜 、 滤光片 和偏振 片之后 变成左旋 圆偏 振光激励 吸收室 的 铯 单质使其产生光泵效应 ， 过检测光 电探 测器上 的信 号并 经 通

  过放 大和 移相 后加 在 吸收室 的射 频线 圈上 ， 成 自激振 荡 回 构

  磁 场与共振频率 的对应 关 系实 现磁场 强 度 的测量。Ｊ 由测 。

  Ｃｏ ｓａ ｔＴｅ ｏｅ ａ ｕｒ ｎ ｒ ｌＳ ｓｅ ｎ Ｉ ｈａ ａ ｉ ｎ ｎ ｔ ｎ ｍ ｒ ｔ ｅ Ｃｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ｏ ｎ ｌｔｏ Ｃｈａ ｂ ｒ ｏ ｅｆＯ ｓ ｉｌｔｏ ｍ ｅ ｆＳ ｌ－ ｃｌ ｉｎ Ｏｐｔｃ ｌｙ Ｐｕｍ ｐｅ ｓｕｍ ａ ｎ ｔ ｍ ｅ ｅ ａ ｉａｌ ｄ Ｃｅ ｉ Ｍ ｇ ｅｏ ｔｒ

  ＬＯＮＧ ｉ ＤＯＮＧ ｏ ｂｉ， Ｃａ， Ｈａ — ｎ ＴＡＮ ａ Ｃｈ ｏ

  （ ． ａ ｕｔ ｆ ｅ ｈ ｎｃ ｌ Ｅ ｅ ｔ ｎｃＩ ｆ ｒ ｔ ｎ Ｃ ｉａ Ｕ ｉｅｓ ｙ ｏ ｏ ｃ ｎ ｅ ， ｈ ｎ４ ０ ７ ， ｈ ｎ ； １ Ｆ ｃ ｌ ｏ ｃ ａ ｉ ＆ ｌｃｒ ｉ ｎｏ ｍａｉ ， ｈｎ ｎｖ ｒｉ ｆ ｙ Ｍ ａ ｏ ｏ ｔ Ｇｅ ｓ ｉ ｃ ｓ Ｗｕ ａ ３ ０ ４ Ｃ ｉ ａ ｅ

  吸收室的恒温特性 设计 了应用 于铯 光泵 磁力仪 的恒 温加 热控 制系统 ， 为了避免加热温度过高对探头 的损坏 以及温度 漂移对 磁场测量 的影 响， 常将气 室置 于恒 温吸 收室 中 ， 通 因此研 制铯 光泵磁力仪吸收 室 的恒 温控 制 系统 具有 重要 的意 义 。为 了验 证系统可行性 ， 制作 了恒温槽 模 型模拟 吸 收室加 热 的过程 ， 并

  Ｉｓｒｍｅ ｔＴ ｃ ｎｑ ｅａ ｄＳ ｎ ｏ ｎｔ ｕ ｎ ｅ ｈ ｉｕ ｎ ｅ ｓｒ

  Ａ ＝ ０ ｖ Ｐ —ｖＮ ） ０ ｖ ４ （ Ｇ ｓ ｏＥ ＋１ ｏ ｃ （） ２

  式 中：ｖ Ａ 表示增益 ，Ｂ ｖＰ 为 Ａ ６ ３的 １ 电压 ， ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ；ｃ ０ Ｄ０ 脚 通过电阻分 压将其 固定 为一定值 ； 热敏 电阻两端 电压经过信号调理后 输入

  Ｉ ｓｒ ｍｅ ｔ Ｔ ｃ ｎｑ ｅ ａ ｄ Ｓ ｎ ｏ ｎｔ ｕ ｎ ｅ ｈ ｉｕ ｎ ｅ ｓｒ

  （ ． 国 地 质 大 学 机 械 与 电子 信 息 学 院 ， 北 武 汉 １中 湖

  处于蒸汽状态 （ ｓ 素在 ４ ｃ元 ３℃左右可 以变成蒸汽 ） 通 过恒温 ，

  加热控制管理系统给吸收室加热使吸收 室的温度恒定 在 ４ ５～５ ５℃ 之间。 由于铯光泵磁力仪吸收室 １ｏ Ｃ的变化会产生 １Ｔ的共 ０ｐ 振偏移Ｉ ， ９ 对于铯光泵磁力仪启动初 始通 常有一个预 热的过 程 ， 最终使 吸收室 处于恒 温状 态。为 了解 预热 时 间的长 短 ， 并 还需要观测温度随时间变化 的特性 关系 。可见 ， 研究 吸收室 的 加热特性对于 自激式铯光泵磁力仪 的研究具备极其重大 的意义 。 ２ 恒 温加热控 制系统

  光泵磁力仪是 一种 基于光泵技术 的磁 场强度 测量仪 器 ， 这 类磁力仪最 主要的优 点是具 有较 高 的灵 敏度 以及 可 以连续测 量， 被大范围的应用于地球磁场模量和模量梯度 的测量 … 。 光泵 磁力 仪按 照 电子线路 结构 不 同可 以分 为跟 踪式 和 自 激振荡式两个 大类 。这 两类光 泵磁 力仪 都是利 用特 定频 率 的 光线去照射充有 氦或气 态碱 金属 的气 室 ， 使气 室的原 子在外磁 场作用下产生塞曼 分裂 Ｊ 。 自激振荡式铯光 泵磁 力仪 是利用 铯灯 发 出一定 波 长的光 线经过滤光和偏振 变成 左旋 圆偏振 光去 照射充 有铯 蒸 汽的气 室， 由铯 元素的物理性质可知 ， 常温下铯单 质为 固态 ， 因此需要

  铯 光 泵磁 力仪 吸 收 室的 恒 温 加 热 控 制 系统 ， 验 证 该 系统 研 制 了一 个 恒 温槽 模 型 ， 过 对 恒 温 槽 进 行 加 热 模 拟 对 铯 光 泵 为 通 磁 力仪 吸 收 室 加 热 的 过 程 ， 此 基 础 上 研 制 了测 温 平 台 ， 在 通过 Ｌｂ Ｉ Ｗ 观 测 恒 温槽 内温度 随 时 问 变化 的 全 过 程 。 实 验 结 ａＶＥ

  低， 热敏 电 阻 两 端 的 电 压 降 低 ， 过 信 号 调 理 电路 输 入 至 经 Ａ ６ ３的 ２脚电压增 高 ， Ｄ０ 两级 级联 的放大倍 数下 降 ， 加热 线 圈 上的功率减小 ， 减缓 加热 ， 系统 最终会 达到相对 稳定 的动 态平

  Ｈｚ 由此可见 ， 磁场强度与共振频率是成 正 比关系 的， ， 外 磁场 强 为了可以在吸收室形成光泵效 应 ， 需要使 吸收 室的铯单 质

  收 稿 日期 ：０ １ ８— ９ 收 修 改 稿 日期 ：０ ２—０ ２ １ —０ ０ ２１ ３—１ ７