Quantum magnetometers for navigation and magnetic cartography

Jazyk: ruština
Rok vydání: 2022
Předmět:
DOI: 10.18720/spbpu/3/2022/vr/vr22-2610
Popis: Тема выпускной квалификационной работы: «Квантовые магнитометры для задач навигации и магнитной картографии». Данная дипломная работа посвящена квантовым магнитометрам, позволяющим с прецизионной точностью измерять Ñ Ð°Ñ€Ð°ÐºÑ‚ÐµÑ€Ð¸ÑÑ‚Ð¸ÐºÐ¸ ÑÐ»Ð°Ð±Ñ‹Ñ Ð¼Ð°Ð³Ð½Ð¸Ñ‚Ð½Ñ‹Ñ Ð¿Ð¾Ð»ÐµÐ¹, магнитного поля Земли, а также его аномалий. В результате измерений можно получить данные о направлении движения в случае дезориентации. Рассмотрены основные принципы и Ð½ÐµÐ¾Ð±Ñ Ð¾Ð´Ð¸Ð¼Ñ‹Ðµ условия наблюдения эффекта магнитного резонанса, на ÐºÐ¾Ñ‚Ð¾Ñ€Ñ‹Ñ Ð±Ð°Ð·Ð¸Ñ€ÑƒÐµÑ‚ÑÑ работа Ð´Ð°Ð½Ð½Ñ‹Ñ ÑƒÑÑ‚Ñ€Ð¾Ð¹ÑÑ‚Ð². Проведенный анализ поведения частицы, обладающей магнитным моментом в постоянном и переменном Ð¼Ð°Ð³Ð½Ð¸Ñ‚Ð½Ñ‹Ñ Ð¿Ð¾Ð»ÑÑ , приводит к результату: частица эффективно взаимодействует с высокочастотным циркулярно поляризованным магнитным полем, частота которого равна резонансному значению. Выполнение данного условия обеспечивает исправную работу измерительного устройства. Цели и задачи данной дипломной работы: Обзор литературы по теме работы, изучение принципов работы и Ñ Ð°Ñ€Ð°ÐºÑ‚ÐµÑ€Ð¸ÑÑ‚Ð¸Ðº ÐºÐ²Ð°Ð½Ñ‚Ð¾Ð²Ñ‹Ñ Ð¼Ð°Ð³Ð½Ð¸Ñ‚Ð¾Ð¼ÐµÑ‚Ñ€Ð¾Ð². Составление математической модели магнитного резонанса, возбуждаемого в атоме Rb-87 на ÑÐ²ÐµÑ€Ñ Ñ‚Ð¾Ð½ÐºÐ¸Ñ ÑƒÑ€Ð¾Ð²Ð½ÑÑ Ñ полным моментами F=1 и F=2. Реализация математической модели в программной среде. Исследование динамики поляризации магнитного момента и формы контура магнитного резонанса для Ñ€Ð°Ð·Ð»Ð¸Ñ‡Ð½Ñ‹Ñ Ð½Ð°Ñ‡Ð°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ ÑƒÑÐ»Ð¾Ð²Ð¸Ð¹ возбуждения атома. Поиск условий, Ð¾Ð±ÐµÑÐ¿ÐµÑ‡Ð¸Ð²Ð°ÑŽÑ‰Ð¸Ñ Ð¼Ð°ÐºÑÐ¸Ð¼Ð°Ð»ÑŒÐ½ÑƒÑŽ чувствительность квантового магнитометра на основе магнитного резонанса.
The subject of the graduate qualification work is "Quantum magnetometers for navigation and magnetic cartography". The object of research is a quantum magnetometer with optical pumping on a rubidium atom. The given work is devoted to quantum magnetometers, which make it possible to measure with precision the characteristics of weak magnetic fields, the Earth's magnetic field, as well as its anomalies. As a result of measurements, it is possible to obtain data on the direction of movement in case of disorientation. The basic principles and necessary conditions for observing the magnetic resonance effect, on which the operation of these devices is based, are considered. The analysis of the behavior of a particle with a magnetic moment in constant and alternating magnetic fields leads to the result: the particle effectively interacts with a high-frequency circularly polarized magnetic field, the frequency of which is equal to the resonant value. The fulfillment of this condition ensures the correct operation of the measuring device.Goals and objectives of this thesis:Review of the literature on the topic of the work, study of the principles of operation and characteristics of quantum magnetometers. Compilation of a mathematical model of magnetic resonance excited in the Rb-87 atom at hyperfine levels with total moments F=1 and F=2.Implementation of a mathematical model in a software environment. Investigation of the dynamics of the polarization of the magnetic moment and the shape of the magnetic resonance contour for various initial conditions of atomic excitation. Search for conditions that ensure maximum sensitivity of a quantum magnetometer based on magnetic resonance.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: