[發明專利]一種基于腔共振和磁聚集結構的原子磁顯微方法

有效

• 申請號: 201710350444.1
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107064826B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 董海峰;高陽;王笑菲;尹凌霄
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01R33/028
• 分類號: G01R33/028
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

1.一種基于腔共振和磁聚集結構的原子磁顯微方法，該方法利用的裝置包括短脈沖激光器(7)、光隔離器(6)、準直透鏡(5)、寬帶分光棱鏡(4)、格蘭泰勒棱鏡(3)、四分之一波片(2)、凹面反射鏡(1)、環形壓電陶瓷(9)、磁屏蔽桶(12)、磁聚集原子氣室(11)、z方向磁場線圈(10)、y方向磁場線圈(13)和CCD探測器(8)，其特征在于：該方法實現過程為：從短脈沖激光器(7)發出的脈沖激光順序經過光隔離器(6)、準直透鏡(5)、寬帶分光棱鏡(4)、格蘭泰勒棱鏡(3)和四分之一波片(2)變成圓偏振光進入磁屏蔽桶(12)內，磁聚集原子氣室(11)放置于磁屏蔽桶(12)的中心位置，在磁聚集原子氣室(11)的前端粘接凹面反射鏡(1)和環形壓電陶瓷(9)，凹面反射鏡(1)和磁聚集原子氣室(11)的氣室內壁組成一個諧振腔，通過環形壓電陶瓷(9)可以精確調節諧振腔的腔長，在滿足諧振的情況下，腔內光子數會快速增加，從而大幅縮短極化率建立時間，提高信號的對比度，磁場線圈(13)用來產生y方向的磁場來提高信號，獲得最大的信噪比，待測磁場通過磁聚集結構陣列(11-4)將磁場導入到磁聚集原子氣室(11)內部，改變已被極化的堿金屬原子的進動快慢和進動方向，進而改變激光橫向截面的光強分布，最后通過CCD探測器(8)來檢測出激光光強的空間分布，從而計算出待測磁場的大小。

2.根據權利要求1所述的基于腔共振和磁聚集結構的原子磁顯微方法，其特征在于：所述圓偏振短脈沖光的波長為堿金屬原子D1線躍遷頻率相應波長，脈沖結束后，原子極化達到飽和，通過CCD探測器可以檢測該極化率。

3.根據權利要求1所述的基于腔共振和磁聚集結構的原子磁顯微方法，其特征在于：所述凹面反射鏡(1)的凹面鍍反射率>99％的高反膜，平面鍍增透膜，凹面鍍膜和平面鍍膜的波長對應堿金屬原子D1線波長。

4.根據權利要求1所述的基于腔共振和磁聚集結構的原子磁顯微方法，其特征在于：MEMS磁聚集原子氣室(11)主體采用SOI襯底和玻璃襯底鍵合完成，磁聚集結構陣列(11-4)采用KOH腐蝕工藝和電鍍工藝加工完成。

5.根據權利要求1所述的基于腔共振和磁聚集結構的原子磁顯微方法，其特征在于：MEMS磁聚集原子氣室(11)將成像聚焦在磁聚集結構的針尖上，之后，通過調整y方向磁場來提高信號，獲得最大的信噪比，在此基礎上，在屏蔽桶內施加z軸方向的靜態平行磁場，通過該磁場的變化進行成像的觀測和校準。

6.根據權利要求1所述的基于腔共振和磁聚集結構的原子磁顯微方法，其特征在于：磁場靈敏度標定采用掩埋單頻校準信號的方法，通過測量信號的頻譜分析和信噪比計算磁場靈敏度，空間分辨率采用兩種方法進行標定，一種方法是施加梯度場，通過梯度場和圖像的匹配進行空間分辨率測試；另一種方法是采用片上測試結構，通過濺射剝離工藝在氣室表面加工不同距離的測試引線，通電產生磁場，然后采用瑞利判據進行空間分辨率的測試。