6.1. Приннип действия улгнитоцувствительного преобравова­теля.

Пркнпип действия квантового преобравователя магнитометра основан на выделении частотн рееонансного поглощения (или испускания) влектромагнитной анергии при переходе ато­мов рабочего вещества ) меаду двумя дискретными егерг^птическиии подуровнями (веемановские подуровни), рас­стояние мехду которыми зависит от велг тин внешнего магнит­ного поля.

Для вццеления резонансной частотн использованы еффектн взаимодействия атомов рабочего вещества с влектромагнитныии полями двух частот, одна ив которых лежит в оптическом диа­пазоне, другая - в радиодиапазоне. При воздействии на рабо­чее вещество камеры поглощения поляризованным по кругу све­товым потокок вовбудлённой спектральной лампы (СД) происхо­дит интенсивное ивменение населенности енергетических под­уровней основного состояния атомов рабочего вещества - на­качка атомов на определенный (возбужденный) подуровень. Обо­гащенный таким обравом энергетический подуровень характери­зуется определенной ориентацией векторов магнитного момента атомов, т.е. происходит поляриеапия атомов рабочего вещест­ва, что приводит к уменьшению поглощения светового потока СЛ рабочим вещеотвом камеры поглощения. Выравнивание насе­ленности енергетических Подуровней (уничтожение накачки) про­исходит при воедействии ча поляризованные атомы рабочего ве­щества радиочастотным электромагнитным полем, частота кото­рого X соответствует вверти перехода между втими под­уровнями. Такое воедействие вызывает интенсивное поглощение света накачки рабочим веществом, т.е. уменьшение прозрачнос­ти камеры поглощения.

Зависимость частотн рееонансного перехода от величи­ны внешнего магнитного поля блиека к линейной, поэтому опре­деление' значения магнитной индукции внешнего поля сводится к измерению частоты радиочастотвого поля . , вызывающего интенсивное поглощение света накачки.

В преобразователе магнитометра М-33 авговолебательная сис­тема, генерирующая на частоте ■ создается ва счет кон­тура положительной обратной свяви и соблюдения в нем резо­нансных условий по фаве и амплитуде. Световой поток СЛ, мо- дулированннй полей резонансной частоты , преобразуется ^! фотодетектором в электрические колебания, которые после уси­ления подастся в катушку обратной связи, создавая в ней ре- вонансное радиочастотное поле.

Схема преобразователя магнитометра приведена на рис.3.

Термостат

Рис.3. Схема самогенерирующего квантового преобразо-

Вателя:

1 - генератор ВЧ; 2 - контур возбуждения; 3 - спект­ральная лампа; 4 - линза Френеля; о - поляроид; 6 - четвертьволновая пластина; 7 - камера поглоцения; 8 - катушка обратной свяви; 9 - линза фокусирующая; 10 - фотодетектор; 11 - усилитель; 12 - фазовращатель

Зависимость величины сигнала (А) самогенерирующего кван­тового преобразователя от угла ( оС) между его оптической ось» и направлением внешнего магнитного поля имеет следующий вид:

/I ^в Атох • А^Л • сс

где А_тОХ - максимальное значение амплитуды сигнала.

Из етого следует, что "мертвые" зоны преобразователя по­являются при углах 0° и 90°, а оптимальным является угол 45°. Для расширения зоны некритического положения преобразователя до ±(20-30°) относительно оптимального положения в магнито­метре введена схема автоматической регулировки усиления сиг­нала прецессии. График зависимости амплитуды сигнала от угла пространственной ориентации преобразователя приведен на рис.4

.Рис.4. Зависимость амплитуды сигнала (А) от угла ориентации ( сС ) оптической оси самогенерирующего квантового преобраво­вателя относительно вектора магнитной индукпии (Т): 1 - без АРУ; 2 - с АРУ

Таким обравом, амплитудная вависимость самогенерирующего квантового преобравователя от угла наклона его оптической оси относительно направления измеряемого магнитного поля на­лагает определенные требования к соблюдению пространственной ориентации преобравователя при проиеводстве высокоточных из­мерений. ■ ■