A zero-field atomic gradiometer with elliptically polarized laser-pumped used for biomagnetic measurement

梯度计 电磁屏蔽 物理 磁强计 灵敏度(控制系统) 磁场 核磁共振 光学 电子工程 量子力学 工程类
作者
Kaifeng Yin,Jing Wang,Zhi Liu,Yeguang Yan,Huining Shang,Binquan Zhou
标识
DOI:10.1117/12.2579712
摘要

A new design of compact zero-field atomic gradiometer was proposed and integrated using alkali vapor cell and customized optical components. This gradiometer used two parallel elliptically polarized lights, whose output intensity was measured to perform gradient magnetic field detection, respectively. To improve the gradiometer’s sensitivity of the magnetic field detection, the gradiometer was operated in the spin-exchange relaxation-free (SERF) regime. For the sensitivity study, the gradiometer was placed in a person-sized four-layer μ-metal magnetic shielding. With the magnetic shield closed up, the sensitivity of each channel was near 34 fT/ √ Hz, and the corresponding gradient sensitivity could reach 14 fT/√ Hz/cm on a 1cm baseline. When the cover of magnetic shielding was removed, the magnetometer sensitivity of single channel was about 90 fT/√ Hz, and the corresponding gradient sensitivity could reach 34 fT/√ Hz/cm. The experimental results implied that in a poor magnetic shielding environment, the performance of magnetometer was limited due to the fluctuations of the environmental magnetic field, while the gradiometer could work well.
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