空间探测原子磁强计的主动磁补偿实验

在空间探测过程中,采用高灵敏无自旋交换弛豫(SERF)原子磁强计在行星表面进行磁场测量是原位物质成分分析的有效手段之一。为了提高SERF原子磁强计的磁场测量灵敏度,必须减小外界磁场扰动对其原子自旋SERF态质量的影响,基于SERF原子磁强计的测量原理,设计了一套主动磁补偿系统。首先,通过测量驱动激光光强获得3个方向的磁场信息;在此基础上,控制电流源和线圈主动产生一个与外界磁场扰动大小相同、方向相反的磁场来补偿扰动,以提高原子自旋SERF态的质量;最后,结合现有的SERF原子磁强计实验平台进行了实验验证。实验结果表明,与手动补偿方式相比,采用本文所述的主动磁补偿系统,可以实时跟踪磁场补偿点,降低系统信号的噪声,补偿了外界磁场的扰动,验证了磁强计主动磁补偿技术的有效性,为后续样机的研制奠定了技术基础。     

小波分析在直接吸收谱信号分析中的应用

采用小波分析方法对直接吸收谱信号进行消噪处理,通过对信号的高、低频部分进行分离实现了噪声消除。采用这种方法对近红外波段的DFB(分布反馈)半导体激光器所发出并且经由气室吸收、数据采集等步骤产生的直接吸收信号进行噪声消除实验,清除了数据中的高频噪声。实验中的两种光谱信号经消噪处理后,反映了数据的光谱特性,有利于进行光谱数据的拟合处理;尤其将受到气流强烈干扰的信号去除了大幅值的噪声信号,使该信号反映气流的速度特性,并能进行后续的线型拟合工作。     

多胞金属管受径向冲击时的吸能特性

针对某武器装备发射环节对能量吸收提出的要求,并结合当前薄壁金属管件的研究背景以及能量吸收的性能指标,分析了多细胞管件在受径向冲击时的吸能特性。结合实际工况,制定了传统多胞管和夹层多胞管两方面共5种方案,并运用ANSYS/LS-DYNA程序,对其进行逐一建模仿真。最后的结论分析显示,在工艺允许的情况下,夹层多胞管的4板Ⅰ向方案在能量吸收特性方面表现更加优越。     

羰基铁粉基电磁屏蔽材料的研究现状与进展

随着信息化技术的快速发展,电子电器设备被广泛应用到广播、通信、家用电器等领域,由此产生的电磁辐射对人体健康造成严重威胁。此外,在军事方面特别是航空航天领域迫切需要排除对飞机、卫星等武器装备上精密电子元件的电磁干扰。因此,开发综合性能优异的电磁屏蔽材料具有十分重大的意义。羰基铁粉（CIP）是一种重要的电磁吸收材料,本文综述了近年来羰基铁粉用于电磁屏蔽的发展概况,重点介绍了羰基铁粉合成及改性方面的研究,并对其发展趋势做出预测。     

被动型氢原子钟原子跃迁谱线测试与分析

被动型氢原子钟的原子跃迁谱线特性决定了其稳定度指标.为使其稳定度指标达到最优,通过设计数字式测试电路对氢原子钟物理部分进行探测,获得了不同参数配置下的原子跃迁谱线,并通过数据处理分析其信噪比、增益和线宽等特性,提出了一种参数优化方案,为原子钟闭环参数设置提供了依据.     

固态原子自旋微波大功率激发天线设计

固态原子自旋磁传感器具有磁灵敏度高、体积小等优势,在精密测量领域具有很好的发展前景。面向高灵敏度固态原子自旋磁传感器对大功率高均匀微波激发天线的需求,设计了一种类环形磁耦合天线结构,通过增加不规则移相回路和环形开口结构使微波场在环形天线中心处叠加,产生大功率高均匀微波场。实验中,通过仿真得到该结构S₁₁参数为-20.8dB,微波非均匀性小于6%。同时,通过与传统环形天线对比测试,该类环形天线使固态原子自旋ODMR谱对比度提升了330%,相应的磁传感灵敏度提升了约450%,实现了对固态原子自旋磁传感结构的灵敏度提升,为高灵敏固态原子自旋传感测量技术提供了技术支撑。     

基于室温里德堡原子天线的宽频带电场测量

利用室温铯原子里德堡态构建原子天线,研究原子天线对30MHz～40GHz频率范围电磁波信号的响应特性。实验中,通过852nm和509nm的双光子激发方案实现里德堡原子的量子态制备,通过阶梯型电磁感应透明光谱实现电磁波信号测量。实验研究了66S_1/2、66D_5/2、76D_3/2里德堡态的宽频电磁波响应特性,研究发现近共振条件下,原子与电磁场通过电偶极共振跃迁耦合,光谱信号较强,系统的测量灵敏度为-110dBm/Hz±2dBm/Hz,线性动态范围为40dB;失谐条件下,原子与电磁场的相互作用主要是AC Stark频移,光谱信号较弱。对于铯原子,66S_1/2与66D_5/2里德堡态在30GHz附近存在测量不敏感区;76D_3/2量子态在30MHz～40GHz范围的偶极共振跃迁分布均匀,实验没有测量到明显的不敏感区。     

里德堡原子微波传感器

微波传感器现广泛应用于商业、军事、勘测等领域,而传统传感器已经无法满足现实的需求,因此需要一种新型微波传感器来实现弱场的测量。针对传统的微波偶极振子传感器灵敏度低、测量时需要校准、自带天线会影响测量、工作频段窄等问题,介绍了一种基于里德堡原子的微波传感器。这种传感器不仅能够更好地对弱场进行探测,还能传递基带信号,达到无线通信的目的。从基本的物理原理对里德堡原子微波传感器进行了详细的介绍,对掌握微波弱电场探测原理与技术基本知识以及进一步推广和应用具有重要的意义。     

星载二氧化碳探测研究进展

二氧化碳(CO2)是大气中最典型的温室气体，大气中CO2浓度持续增加是全球气温升高的主要原因。温度升高导致自然环境恶劣，各类自然灾害频发，极端天气数量增加，对人类生活环境造成巨大的影响，因此推动绿色低碳发展势在必行。准确监测CO2的排放，了解CO2源和汇的分布，是遏制大气CO2浓度升高、减缓全球变暖的前提条件。因此，准确获取全球范围内高精度时空分辨率的CO2观测数据十分必要。卫星遥感可以有效观测CO2的全球分布，获取大范围高精度数据。本文旨在对目前用于大气CO2探测的卫星载荷发展状况进行综述，包括基于被动遥感CO2的卫星现状和数据产品、基于主动遥感CO2的卫星的研制情况和目前的主要工作进展。     

纳观尺度下非线性断裂问题的原子J积分方法研究

在宏观尺度非线性断裂力学研究中，J积分是一个至关重要的参数，表征了裂尖奇异应力场的强度。然而，当材料尺寸减小至纳观尺度时，已有研究表明连续介质断裂力学框架下的J积分准则将不再适用。在此前提下诞生了原子J积分的概念。通过考虑纳观尺度下的裂纹面非零应力，本文建立了含裂纹面线积分项的等效区域积分形式原子J积分公式。通过引入分子静力学模拟，本文在J积分计算中使用了原子结构的真实应力场和位移场，并采用新的积分方案以解决离散非均匀应变系统位移梯度的定义问题。一系列算例证明了原子J积分方法在连续介质断裂力学已发生失效的极小尺度下仍具有有效性。