基于暗态扫频法的 Rb-Xe 自旋交换体系弛豫时间测量方法
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TH74 TN249

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国家自然科学基金(12174446)、湖南省杰出青年基金(2023JJ10050)项目资助


Measurement method for relaxation time of Rb-Xe spin exchange system based on dark state sweeping method
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    摘要:

    在87Rb- 129Xe 自旋交换体系中, 87Rb 和129Xe 弛豫时间的准确测量对于磁共振陀螺及磁力仪相关应用非常重要。 针对 该需求,分析了泵浦光与激励磁场对87Rb 弛豫时间的影响以及暗态下的87Rb 和129Xe 自旋交换过程,并在理论分析基础上提出 了暗态扫频测量方法。 实现了对87Rb 以及129Xe 的纵向弛豫时间的测量。 使用本方法测得了87Rb 的横向弛豫时间和纵向弛豫 时间分别为 1. 36 和 5. 18 ms, 129Xe 的纵向弛豫时间为 519 s,其拟合 R 2 = 0. 999 9,具有极高的拟合优度。 相较于以往的测量方 法,暗态扫频法可以彻底消除泵浦光造成的磁场梯度的影响,具有高准确度的优点且操作简便。 研究对磁共振陀螺及磁力仪的 性能分析与标定具有较高的参考价值。

    Abstract:

    In the 87Rb- 129Xe spin exchange system, the accurate measurement of the relaxation times of 87Rb and 129Xe is crucial for applications related to nuclear magnetic resonance gyroscopes and magnetometers. In response to this requirement, the influences of pump light and excitation magnetic field on 87Rbrelaxation time, as well as the spin exchange processes of 87Rb and 129Xe in the dark state, are analyzed. Based on theoretical analysis, a dark state sweep frequency measurement method is proposed. The measurement of longitudinal relaxation time of 87Rb and 129Xe is achieved. The transverse relaxation time and longitudinal relaxation time of 87Rb measured using this method are 1. 36 and 5. 18 ms, respectively. The longitudinal relaxation time of 129Xe is 519 s, whose R-squared is 0. 999 9 which has a very high goodness of fit. Compared with previous measurement methods, the dark state sweep method can completely eliminate the influence of magnetic field gradient caused by pump light, and has the advantages of high accuracy and easy operation. This article has high reference value for the performance analysis and calibration of nuclear magnetic resonance gyroscopes and magnetometers.

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引用本文

钱天予,郑锦韬,熊志强,罗 晖,汪之国.基于暗态扫频法的 Rb-Xe 自旋交换体系弛豫时间测量方法[J].仪器仪表学报,2023,44(9):146-154

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  • 在线发布日期: 2024-01-24
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