GSMP-35钾光泵磁力仪

无盲区铯光泵磁力仪研究本文设计了一种铯光泵磁力仪探头，这种探头采用单光源和4个原子吸收室的设计，可以克服Mz结构、Mx结构以及Bell-bloom结构等类型光泵磁力仪所固有的盲区特性。

当光泵磁力仪探头与磁场之间的夹角在一定范围时，磁力仪获取不到信号，产生盲区，本探头结构对任意方向的磁场均能正常工作，且采用单光源与凹面镜的设计，具有结构简单、体积较小的技术特点。

标签：盲区;光泵磁力仪;Cs原子0 引言光泵原子磁力仪是通过测量原子磁矩在静磁场中的拉莫尔进动频率来测量静磁场的一种磁场标量测量仪器[1]。

共振光源用于极化原子使原子自旋取向产生宏观磁矩，然后，通过检测原子气体对共振光吸收系数来检测磁矩进动效应。

碱金属或氦原子能级在弱磁场中产生塞曼分裂，能级分裂大小与磁场大小成正比。

在热平衡条件下，各塞曼子能级遵从波尔兹曼分布，各能级接近均匀分布。

在光泵浦作用下，特定偏振状态的光被工作原子吸收，原子对光的吸收在满足能量守恒的同时还受到选择定则的约束，原子热平衡状态在光泵浦作用下被打破而产生一定的自旋取向，在光传播方向上形成宏观磁矩。

宏观磁矩使原子在磁场中受到力矩作用，其围绕磁场作拉莫尔进动，进动频率与磁场成正比，可表示为ω=γB，γ为旋磁比。

利用射频线圈产生的射频频率与拉莫尔频率产生共振的方法，或者利用对激光波长、强度或偏振态的调制频率与拉莫尔频率产生共振的方法，通过信号检测系统获取拉莫尔频率，根据其与磁场的正比例关系，得到磁场大小[2-3]。

以磁场方向为z方向，磁场与光传播方向的夹角用θ表示，信号大小与θ角相关。

对于Mz结构光泵原子磁力仪，信号大小与cos2θ成正比，当θ=0o、180o 时，信号最大，而当θ=90o、270o时，信号为0，产生盲区。

对于Mx结构光泵原子磁力仪，信号大小与sinθcosθ成正比，当θ=45o、135o、225o、315o时，信号最大，而当θ=0o、90o、180o、270o时，信号为0，产生盲区。

工作原理
标准碱蒸汽磁力仪包括一个含有挥发性碱金属（如碱原子）的玻璃核。

根据量子论，每个碱原子群内均有一组价电子分布。

这些价电子分为2个能量级，以下分别以数字1,2表示。

蒸汽核利用某个特定波段的光来激发来自2-3级间的电子，使之成为活跃电子。

该操作可减少（称为极化效应）拥有2级电子的原子的数量。

如此一来，原子核便停止吸收光从而转回透明状态。

第三级电子极其不稳定且不断衰减，最后回到1级与2级状态。

如此一来，1级空间富含电子而2级空间则处于无电子状态。

此时，射频（RF）去极化效应开始登场。

利用一个特定波段的RF能量以产生1、2级能量差，从而使1级电子返回2级状态。

去极化操作的目的在于使1、2级间的能量差与磁场值可直接成一定比例。

系统可检测到光强度随核由非透明与透明间转换时而发生的变化并可测量出相应变化频率。

该频率值随后可转换成磁场单位值。

主要组件
GSMP系统包括：
GSMP35A探头
无线电射频（RF）前置放大器与电子驱动模块/处理器
用于隔离传感器与电干扰的屏蔽线(1-10m,标准长度为5m)
可选信号处理器/控制台与电缆
传感器既可独立使用也可与其他传感器一起组配使用。

下图为梯度与总场值测量的多探头配置图。

如图所示，4个钾光泵组被装在一个独特的bird 上，令四点呈四面体态势。

在该四面体结构翅尖装有两个翼，便于测量以下三个方向的总场值与梯度值。

垂直梯度值
水平梯度值（沿磁道方向）
水平梯度值（与磁道交叉方向）
通过水平梯度测量，可得到测线间近地表异常侧方区的详细信息，因此该项测量越来越普遍。

垂直梯度值对于地质/结构联系与未爆炸物等近地表目标体的识别有重要作用。

下图为安装在固定翼”stinger”
上用于高分辨总场值测量的钾光泵航空磁力仪系统
配置安装工作
GSMP-35A系统可与GEM信号处理控制台相连。

该控制台可存储多达2，500,000个读数。

GEM技术人员可提供下列设置与配置方面的帮助：
*协助足协黄“固定翼
（fixed-wing）”或“梯次（string）”配置
*牵引式配置的“bird”自定义设计与开发
*将输出电压转化为相应频率
域磁场值
*电子设备与机载记录和导航
系统之间的连接。

北京欧华联公司是加拿大GEM公司GSM-19T标准质子磁力仪在中国的唯一代理。

本公司代理的磁力仪系列还包括（主要以加拿大GEM公司产品为主）:①标准质子磁力仪GSM-19T及梯度仪②高精度Overhauser磁力仪GSM-19及梯度仪③步行模式磁力仪及梯度仪GSM-19TW、GSM-19W④钾光泵磁力仪GSMP-35及梯度仪⑤三分量磁力仪dIdD⑥标量磁力仪GSM-90FD⑦磁化率仪SM系列此外，该公司代理的其他产品有：二、电磁法仪系统①时间域瞬变电磁仪PROTEM系列（加拿大GEONICS公司）②频率域大地电磁法仪GSM-07e（德国Metronix公司）③张量可控源电磁法仪（德国Metronix公司）④高密度电阻率仪RESECSⅡ（德国DMT公司）⑤无线电频率张量电磁法仪RMT（俄罗斯圣彼得堡大学）⑥大地电导率仪EM31-38系列（加拿大GEONICS公司）⑦釐属探测仪EM61-63系列（加拿大GEONICS公司）三、地震勘探仪器①加强型SUMMIT Ⅱplus地震仪（德国DMT公司）②24道组合型SUMMIT COMPACT工程地震仪（德国DMT公司）③16道超高采样率精密检测地震仪SUMMIT M HYDRA（德国DMT公司）④3(+1)道无线传输振劢监测地震仪SUMMIT M HYDRA（德国DMT公司）⑤多通道宽频带数字地震仪SEDISⅥ（德国GEOPRO公司）⑥井中地震仪及震源系列（加拿大Vibrometric公司）⑦VIBSIST可控震源系列（加拿大Vibrometric公司）四、海洋地球物理系统①海底地震仪OBS（德国GEOPRO公司）②浅海海底水平拖缆地震仪（德国GEOPRO公司）③深海水平拖缆地震仪④滨海海底地震仪⑤海洋磁力仪⑥海洋大地电磁仪(日本TIERRA技术公司）⑦海啸预测/观测BUOY系统（德国GEOPRO公司）五、钻井井中地球物理仪器①井中地震成像系统及井中震源（加拿大Vibrometric公司）②井中瞬变电磁仪（加拿大GEONICS公司）③井中高密度电法仪（德国DMT公司）④石油、矿产、煤田、、水文及工程测井仪（德国ANTARES公司）六、煤矿井下和隧道超前探测物探仪器①井下防爆槽波地震仪SUMMIT ⅡEX （德国DMT公司）②井下瞬变电磁仪TEM47HP（加拿大GEONICS公司）③井下地震和冒顶防爆监测系统ISS④隧道超前探测系统TST（德国DMT公司）⑤井下防爆激光成像IMAGER 5006 EX系统（德国DMT公司）七、其他设备产品：①多道伽玛能谱仪GRS系列②放射性岩芯扫描仪③DMT彩色岩心扫描仪（德国DMT公司）④VIP大功率激电仪⑤各种国外及国内地球物理软件等等详情请查询北京欧华联科技有限责任公司网站：及国外合作厂家的连接网站。