基于抗弛豫镀膜气泡的拉伸态原子磁力仪

决定原子磁力仪测量灵敏度的关键是它的信噪比和响应线宽。对于气泡型碱金属原子磁力仪，增大原子密度有助于提高信噪比，但同时也加剧了自旋交换弛豫碰撞，从而导致谱线增宽。然而，由于自旋交换过程遵守自旋总角动量守恒，两个同处末端自旋态(Sz=S )的原子即使在自旋交换碰撞后也无法改变各自的自旋取向，因此如果将原子系综自旋高度极化到拉伸态就可以抑制自旋交换弛豫。抗弛豫镀膜可极大降低原子和泡壁碰撞引起的自旋翻转率，使得高度极化气泡内全体原子成为可能。本研究拟用抗弛豫镀膜和激光抽运的方法对泡内碱金属原子的自旋极化和自旋在外场下的运动规律进行研究，探索如何建立拉伸态，并最大消弱系统中其他去相干过程的问题，阐明高度极化的拉伸态对自旋交换弛豫的抑制机制，为原子磁力仪灵敏度的提升，适用范围的扩大开拓新途径，也为其他需要延长原子自旋态寿命的应用提供研究思路。

摘要：原子磁力仪的研究在基础科学和应用层面都具有重要的意义。本项目研究了基于硅烷抗弛豫镀膜的气室的拉伸态铷原子磁力仪。目的是利用大密度且高度极化的原子来同时提高信噪比并抑制自旋交换弛豫。我们在研究中实现了高极化对自旋交换弛豫的部分抑制，抑制程度目前受限于抽运光的光强。目前这种磁力仪的磁场分辨率在3ms的积分时间内达到7 pT，并仍具有很大的提升的空间。