[實用新型]一種多分量冷原子重力梯度測量系統

有效

• 申請號: 202021777266.4
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN213275992U
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 呂偉;仲嘉琪;朱磊;張小偉;劉武;羅軍;王謹;詹明生
• 申請（專利權）人: 中國科學院精密測量科學與技術創新研究院
• 主分類號: G01V7/00
• 分類號: G01V7/00;G01V7/06
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

本實用新型公開了一種多分量冷原子重力梯度測量系統，包括多個原子干涉單元，各個原子干涉單元的均包括真空腔體、堿金屬樣品源、冷卻激光發射器、反赫姆霍茲磁場線圈對和光電探測器，真空腔體包含有冷原子制備腔和垂直設置的與冷原子制備腔連通的拋射真空管，拋射真空管劃分為原子探測區和原子干涉區，原子探測區的側部設置有光電探測器，每兩個真空腔體的原子干涉區的中心之間通過真空管連接。本實用新型能夠以共線的方式實現全部重力梯度分量的測量，從而獲得更高的噪聲共模抑制效果。

技術領域

本實用新型涉及基于原子干涉儀技術的量子傳感領域，更具體涉及一種多分量冷原子重力梯度測量系統。適用于重力場精密勘測。

背景技術

重力場是地球的固有屬性，可以反映出地表及地下的質量分布情況，具有鮮明的局域性特征。重力高精度測量技術在民用領域可用于資源勘探、環境監測、地球物理研究，在國防領域可用于潛艇的自主導航、地下及水下軍事目標的搜尋和監聽，對于國民經濟發展和國家安全保障都具有十分重要的意義。重力梯度場是重力位的二階微分，相對于一階微分的重力場具有更高的空間分辨率，同時重力梯度儀可工作在雙重力儀的差分測量模式，通過噪聲共模抑制技術來實現更好的環境適應能力，因此重力梯度測量技術是重力測量技術中極其重要的組成部分。現有的重力梯度測量方案包括旋轉加速度計方案、超導方案、靜電懸浮方案以及冷原子干涉方案。其中基于冷原子干涉方案的原子重力梯度儀具有精度高、長穩好和基于常溫固態器件等優勢，是極具應用前景的一種重力梯度儀。

重力梯度是重力加速度g的空間變化率，在數學上可以表示為一個3×3的矩陣：

比如Γ_xy表示重力加速度的y方向分量在x方向的空間變化率。由于重力場是保守場，具有無旋的特性，其9個分量間需要滿足以下關系：

Γ_ij＝Γ_ji({i,j}∈{x,y,z})

Γ_xx+Γ_yy+Γ_zz＝0

因此重力梯度矩陣中具有5個獨立分量。