[发明专利]一种铯光泵磁力仪的探头

说明书

本发明公开了一种铯光泵磁力仪的探头，包括原子吸收室，具有一充有原子气体的球形外壳，其原理是通过铯光谱灯发射的894nm单色光与原子气体相互作用的光泵效应测量外磁场，原子吸收室上绕有激励线圈；光电池，与原子吸收室的球形外壳相切设置，用于检测泵浦光经过原子吸收室射出的光线；通光窗，至少有三个，均匀绕设在球形外壳上，每一通光窗连接一圆筒形的光通道，构成一路光轴，光通道的开口方向朝向背离设置光电池的球形外壳的一侧，相邻两个光轴的夹角相等；铯光谱灯，发出的光经过组合镜片，变为单色的右旋圆偏振光，通过原子吸收室后，照射到光电池上。本发明提供的光泵磁力仪探头工作区域无死角、体积小、能耗低。

技术领域

本发明涉及磁场检测仪器技术领域，特别是涉及一种铯光泵磁力仪的探头。

背景技术

铯光泵磁力仪是光检测磁共振磁力仪的一种，可在地磁场下工作，商用的铯光泵磁力仪都工作在光激发工作模式下。对于单个探头，当外磁场与光泵中的铯吸收室的泵浦光照射方向(即光轴)呈某一角度时，铯光泵探头无信号输出，导致铯光泵磁力仪不工作，不能工作的角度区域称为死区。如图1所示，铯光泵磁力仪有2个死区，若以水平方向为0°，光轴方向则为90°，铯光泵磁力仪的探头的死区范围为0°～5°，80°～90°，分别称为赤道死区和两极死区。使用中应当避免外部磁场与探头轴线夹角落入死区。

现有技术中，为了解决铯光泵磁力仪的死区问题，通常有2种方案：一种采用万向节类型的机械机构调整探头的角度，如图2所示，这种方法跟踪性能好，精度高，但是如果要做到自动跟踪，则需要复杂的机械机构和控制电路，体积重量和成本都很高。另一种方案是用3个互成45度的独立探头将每个探头的死区互相错开，以能保证在任何情况下至少有一个探头的光轴和外磁场夹角不在死区内。但是这种方法需要3套独立探头，即3个铯吸收室，3个光电器件等，导致由此探头构成的铯光泵磁力仪的体积、重量及功耗同样很大。

发明内容

本发明的目的是提供一种工作区域无死角、体积小、能耗低的铯光泵磁力仪的探头。

为实现上述目的，本发明提供了一种铯光泵磁力仪的探头，包括：

原子吸收室，具有一充有原子气体的球形外壳，用于将入射的光线与原子气体相互作用产生泵浦光向外透射；所述原子吸收室上绕有激励线圈；

光电池，与所述原子吸收室的球形外壳相切设置，用于检测泵浦光经过所述原子吸收室射出的光线；

通光窗，至少有三个，均匀绕设在所述球形外壳上，每一所述通光窗连接一圆筒形的光通道，形成一路光轴，所述光通道的开口方向朝向背离设置所述光电池的所述球形外壳的一侧，相邻两个光轴夹角相等；

铯光谱灯，与所述通光窗数量相同，每一所述铯光谱灯的出光口与一所述通光道的开口对应设置，通过高频激励发光；

组合镜片，与所述通光窗数量相同，设于每一所述铯光谱灯与所述通光道之间，所述组合镜片包括滤光片，偏振片及1/4玻片，用于将入射的所述铯光谱灯的光线变为894nm的单色右旋圆偏振光。

可选的，所述通光窗为三个，形成3路光轴，所述光轴与垂直于所述光电池的直径的夹角呈30度至60度。

可选的，所述原子吸收室、通光窗为一体式的封闭结构，所述光通道与所述通光窗的连接端形状与所述通光窗的形状相匹配。

可选的，所述通光窗为在所述原子吸收室上开设的通光孔，所述光通道的开口通过透光结构封闭，且所述光通道与所述原子吸收室为一体式密封结构。

可选的，所述原子气体为铯原子气体。

可选的，所述组合镜片是由滤光片，偏振片及1/4玻片通过粘结剂依次粘合而成，所述滤光片靠近所述铯光谱灯的出光口。