[發明專利]高空間分辨率磁場檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201710017847.4
• 申請日: 2017-01-11
• 公開（公告）號: CN106707202B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 高秀敏;曾祥堉;苗玉;詹秋芳;張榮福
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01R33/02
• 分類號: G01R33/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;王晶

本發明涉及一種高空間分辨率磁場檢測裝置及方法，步驟為：1）在原子氣體室的底層和頂層設置有反射膜；2）偏振非均勻分布矢量光束經過光束偏轉掃描器光束傳播方向發生改變，從原子氣體室側面入射實現多次反射動態原子蒸氣泵浦；3）探測光源出射探測光束從原子氣體室側面入射，有部分探測光透射出頂層發生透射形成探測光束陣列；4)探測光束陣列經過偏振分光鏡陣列的分光后，光電探測器將陣列信號傳給信息處理分析單元；5）泵浦路線掃描過程中，重復進行步驟4，信息處理分析單元對數據分析空間差異性的光電分布信息，實現高空間分辨率磁場檢測。本發明具有方法簡單、無需低溫制冷系統、靈敏度高、檢測信息量大、動態泵浦、空間分辨率高等特點。

技術領域

本發明涉及一種磁場檢測裝置及方法，特別是一種用于生物醫學、地質調查、資源勘查、地震預測、工業領域、導航定位、材料分析、海洋工程、量子傳感、腦磁心磁等領域中的高靈敏度磁場檢測。

背景技術

測量磁場的儀器稱之為磁力儀、磁力計、高斯計，在國際單位制中描述磁場的物理量是磁感應強度，單位是特斯拉，地球科學上常用納特（nT）來作為測量單位，工程上常用單位則是高斯。磁場檢測廣泛應用于生物醫學、地質調查、資源勘查、地震預測、工業領域、導航定位、材料分析、海洋工程、量子傳感、腦磁心磁等領域，隨著檢測要求的提高，對磁力檢測性能需求也越發緊迫。例如在腦磁圖(Magnetoencephalography，簡稱MEG)檢測領域，腦磁圖檢測裝置是一種對人體完全無創性、無放射性的腦功能圖像探測技術，在腦科學、生命醫療、生物技術、健康檢測、疾病診療、人機交互、智能控制、行為組織等領域中發揮非常重要的作用，磁場檢測得到的腦磁圖可以應用到癲癇診斷和致癇灶的手術前定位、神經外科手術前大腦功能區定位、缺血性腦血管病預測和診斷、精神病和心理障礙疾病的診斷、外傷后大腦功能的評估和鑒定、司法鑒定和測謊應用、語言、視覺、聽覺、體感誘發等的研究，高性能磁場檢測方法具有重要的研究意義和廣泛應用價值。

在先技術中，存在磁場檢測方法，包括已經商品化的總部在瑞典的跨國公司Elekta公司的生產Elekta Neuromag TRIUX型號腦磁圖儀；總部在美國的Tristan公司生產的MagView型號腦磁圖儀。在先技術參見美國專利，專利名稱為high-reslutionmagenetoencephalography system, components and methods,專利號為US7197352B2，專利授權時間為2007年3月27日。在先技術具有相當的優點，但是存在一些本質不足：1）檢測磁場裝置所基于的原理為超導量子干涉器件檢測磁場，以磁通量量子化和約瑟夫森隧穿效應兩種物理現象為檢測原理，必需低溫制冷系統，通常采用液氮或液氦制冷，系統結構復雜；2）檢測裝置檢測靈敏度受限于檢測原理和系統構建復雜度，針對腦磁圖檢測的靈活性差；3）裝置體積大，無法實現小型化，構建成本高，檢測磁場空間分辨率有限，影響使用范圍。

發明內容

本發明的目的在于針對上述技術的不足，提供一種高空間分辨率磁場檢測裝置及方法，該裝置及方法具有方法簡單、無需低溫制冷系統、結構簡單、便于實現、靈敏度高、檢測信息量大、動態泵浦、空間分辨率高、靈活性好、可實現微型化、功能易于擴充、應用范圍廣等特點。

本發明的技術方案是：一種高空間分辨率磁場檢測裝置，包括原子氣體室、偏振非均勻分布矢量光束光源、光束偏轉掃描器、探測光源、光電探測器、處理分析單元，所述原子氣體室的底層和頂層設置反射膜，頂層上方設有光電探測器，光電探測器連接處理分析單元，所述原子氣體室一側外設有偏振非均勻分布矢量光束光源、光束偏轉掃描器，探測光源。

所述原子氣體室采用長方體透明結構，在原子氣體室的底層和頂層設置的反射膜對偏振非均勻分布矢量光束光源出射的偏振非均勻分布矢量光束反射率為97%；原子氣體室內測的底層設置的反射膜對探測光源出射探測光束的反射率為97%，原子氣體室內測的頂層設置的反射膜對探測光源出射探測光束的反射率值為80%-95%之間；在原子氣體室內測的側壁設置有增透膜。