基于Hanle效应的磁矩成像研究

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1、分类号：密级：1UDC：编号：1工学学硕士学位论文基于Hanle效应的磁矩成像研究硕士研究生：王平稳指导教师：刘双强讲师学科、专业：光学工程论文主审人：孙伟民教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：1UDC：编号：1工学硕士学位论文基于Hanle效应的磁矩成像研究硕士研究生：王平稳指导教师：刘双强讲师学位级别：工学硕士学科、专业：光学工程所在单位：理学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngStudyon

2、magneticmomentimagingbaseonHanleeffectCandidate:WangPingwenSupervisor:LecturerLiuShuangqiangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:OpticalEngineeringDateofSubmission:Jan.2018DateofOralExamination:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的

3、所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字)：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内

4、容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：导师(签字)：日期：年月日年月日摘要磁场测量技术一直以来都是科学研究的热点问题，在矿产资源探测、地质灾害预警、生物医学成像和基础物理研究等领域有着非常广泛的应用。近些年，随着磁场测量技术的不断发展，出现了一些灵敏度非常高的

5、磁场测量装置，例如超导量子干涉磁力仪，光学原子磁力仪，以及医学上常用的核磁共振成像诊断设备。而基于共振光学的原子磁力仪的发展相对比较晚，但是作为具有极大发展潜力的磁场测量技术,正在得到越来越多的关注和研究。本文就是用圆偏振光泵浦极化铯原子介质，被极化后的介质的光学吸收系数发生了改变，根据Hanle效应可知，当介质暴露于磁场中的时候，被极化的状态将会遭到破坏，就会向外辐射出一定强度的荧光。荧光的强度和磁场强度满足一定的代数关系模型，表现为在B=0处的窄共振结构，在此基础上就能由接收的荧光的强度通过对应的计算，就可以实现磁场的测量和成像。在该实验中，用加有缓冲气体(

6、8mbarAr和45mbarNe)的铯原子气室作为磁传感器，其中缓冲气体可以有效的限制气室中的铯原子移动，使得其极化成原子阵列。使用均匀的扫描磁场，选择性破坏处于待测磁场中介质的极化状态，待测磁场是由通电线圈产生，在一定的程度上可以被等效为磁偶极子，利用电荷耦合器件(CCD)介质层辐射的荧光图案,由此可以获得磁场的分布，从而获得所测的磁场的图像。静磁场中的反问题求解是研究的难点，高精度和高空间分辨率的磁场测量成像技术，有望为静磁场中的反问题的求解带来有力的帮助，本文通过对实验测量数据对磁源的位置进行了反演求解，通过对所求结果的分析，计算出反演的精度为0.64mm

7、。本文最终对利用Hanle效应的磁矩成像系统空间分辨率进行了分析评估，通过对实验结果的分析表明，成像分辨率和磁场梯度有关，当靠近磁源附近时该成像系统具有0.96mm的空间分辨率，以及从极化原子的平均自由程来分析，该系统具有9.5μm的极限的空间分辨率，其展现出了非常优异的空间成像解析能力，表明了其具有非常大的研究价值和应用前景。关键词：光泵浦；Hanle效应；荧光强度；磁矩成像；空间分辨率ABSTRACTMagneticfieldmeasurementtechnologyhasalwaysbeenahotspotinscientificresearch.Itha

8、saverywidera