論文の概要: Pulsed Vector Atomic Magnetometer Using an Alternating Fast-Rotating Field
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.00214v4
- Date: Thu, 06 Feb 2025 09:16:45 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-07 14:30:00.474528
- Title: Pulsed Vector Atomic Magnetometer Using an Alternating Fast-Rotating Field
- Title（参考訳）: 交流高速回転場を用いたパルスベクトル原子磁気センサ
- Authors: Tao Wang, Wonjae Lee, Mark Limes, Tom Kornack, Elizabeth Foley, Michael Romalis,
- Abstract要約: パルス87ドルRbのスカラー原子磁気センサに高速回転磁界を印加したベクトル原子磁気センサを導入する。
勾配計モードで作動すると、磁力計は35$mathrmfT/sqrtHz$(0.7部/億)の磁場勾配感度と6$mathrmnrad/sqrtHz$の角度分解能を50$mu$Tの地球磁場強度で達成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.3973386812990904
- License:
- Abstract: We introduce a vector atomic magnetometer that employs a fast-rotating magnetic field applied to a pulsed $^{87}$Rb scalar atomic magnetometer. This approach enables simultaneous measurements of the total magnetic field and its two polar angles relative to the rotation plane. Operating in gradiometer mode, the magnetometer achieves a total field gradient sensitivity of 35 $\mathrm{fT/\sqrt{Hz}}$ (0.7 parts per billion) and angular resolutions of 6 $\mathrm{nrad/\sqrt{Hz}}$ at a 50 $\mu$T Earth field strength. The noise spectra remain flat down to 1 Hz and 0.1 Hz, respectively. Here we show that this method overcomes several metrological challenges commonly faced by vector magnetometers and gradiometers. We propose a unique peak-altering modulation technique to mitigate systematic effects, including a newly identified dynamic heading error. Additionally, we establish the fundamental sensitivity limits of the sensor, demonstrating that its vector sensitivity approaches scalar sensitivity while preserving the inherent accuracy and calibration benefits of scalar sensors. This high-dynamic-range, ultrahigh-resolution magnetometer offers exceptional versatility for diverse applications.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,パルス印加された$^{87}$Rbのスカラー原子磁気センサに適用した高速回転磁界を用いたベクトル原子磁気センサを提案する。
このアプローチにより、回転面に対する全磁場とその2つの極角の同時測定が可能となる。
勾配計モードで作動すると、磁力計は35$\mathrm{fT/\sqrt{Hz}}$ (0.7 part per billion)と6$\mathrm{nrad/\sqrt{Hz}}$の角度分解能を50$\mu$T Earthの磁場強度で達成する。
ノイズスペクトルは、それぞれ1Hzと0.1Hzまで平坦である。
ここでは,ベクトル磁力計や勾配計が直面するいくつかの気象課題を克服する手法を示す。
本稿では,新たに同定された動的方向誤差を含む系統的効果を緩和する独自のピークシフト変調手法を提案する。
さらに、センサの基本感度限界を確立し、そのベクトル感度がスカラー感度に近づき、スカラーセンサ固有の精度とキャリブレーションの利点を保ちながら、スカラー感度に近づいたことを示す。
この高ダイナミックレンジの超高分解能磁気センサは、多様な用途に優れた汎用性を提供する。
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