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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(cè)弱磁場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)探究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡(jiǎn)介：
- 在對(duì)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(duì)空間弱磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。 在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中加入虛擬儀器輔助設(shè)計(jì)，對(duì)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(cè)量弱磁場(chǎng)的方法。應(yīng)用光泵磁共振實(shí)驗(yàn)裝置，可測(cè)出地磁場(chǎng)的垂直分量和水平分量，從而得到地磁場(chǎng)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(chǎng)中，便可求出合磁場(chǎng)的大小及方向，從而算出弱磁場(chǎng)的大小和方向。 磁場(chǎng)測(cè)量是人們觀察、研究和利用磁現(xiàn)象有關(guān)物理過(guò)程的一種手段。人類生活在一個(gè)處處有 磁場(chǎng)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(wú)論是磁場(chǎng)強(qiáng)度（磁化場(chǎng)）的測(cè)量，還是材料內(nèi)部磁場(chǎng)的測(cè)量，都是以空間磁場(chǎng)的測(cè)量為基礎(chǔ)的?？臻g磁場(chǎng)的測(cè)量是磁場(chǎng)研究的重要方面，它為磁場(chǎng)理論研究和磁場(chǎng)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(duì)光泵磁共振測(cè)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(chǎng)相當(dāng)?shù)娜醮艌?chǎng)時(shí)，我們可用該裝置測(cè)出它與地磁場(chǎng)的合磁場(chǎng)，如果地磁場(chǎng)被看作已知量，即可通過(guò)矢量分析，得出所求的弱磁場(chǎng)。 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_(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)儀器功能的軟件系統(tǒng)，提供對(duì)測(cè)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(méi)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(tái)上運(yùn)行，可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)軟件，所以一臺(tái)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(chǎng)水平計(jì)算程序；二，弱磁場(chǎng)垂直計(jì)算程序；三地磁場(chǎng)計(jì)算程序。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 過(guò)對(duì)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(cè)弱磁場(chǎng)
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(duì)光泵磁共振實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行的二次開(kāi)發(fā)，旨在測(cè)量環(huán)境中存在的與地磁場(chǎng)相當(dāng)?shù)娜醮艌?chǎng)（約在0.00001T量級(jí)）。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- (1)測(cè)量環(huán)境弱磁場(chǎng) （2）教學(xué)演示，讓實(shí)驗(yàn)者理解原子能級(jí)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(guò)程中是如何參與的 （3）用于檢測(cè)一些有弱磁場(chǎng)的材料（如巖石中的弱磁場(chǎng)） （4）通過(guò)對(duì)材料的磁探測(cè)，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(guó)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(guò)光抽運(yùn)增加磁共振能級(jí)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(jiàn)光或紫外線探測(cè)磁共振信號(hào)。這就使磁共振信號(hào)探測(cè)靈敏度大大增加。而且由于有效地消除了多普勒增寬（見(jiàn)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(cè)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(cè)量微弱磁場(chǎng)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(duì)光磁共振測(cè)量技術(shù)作進(jìn)一步的探索，并對(duì)實(shí)驗(yàn)儀進(jìn)行改裝，使其成為一個(gè)弱磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x。
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(jìng)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)
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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(guó)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(guò)后人的探索發(fā)現(xiàn)光磁共振方法在測(cè)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(guó)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(cè)量微弱磁場(chǎng)的磁強(qiáng)計(jì)和高穩(wěn)定度的原子頻標(biāo)等也是國(guó)內(nèi)外的發(fā)展方向。
