論文の概要: Unambiguous measurement in an unshielded microscale magnetometer with
sensitivity below 1 pT/rHz
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.11825v1
- Date: Thu, 21 Sep 2023 06:56:18 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-22 16:42:35.327480
- Title: Unambiguous measurement in an unshielded microscale magnetometer with
sensitivity below 1 pT/rHz
- Title（参考訳）: 感度が1pT/rHz未満の非シールド型マイクロ磁気センサにおける不明瞭な測定
- Authors: Hamish A. M. Taylor, Christopher C. Bounds, Alex Tritt, and L. D.
Turner
- Abstract要約: 冷間原子センサでヒルベルト変調光磁気メトリーを実現する方法について述べる。
テストフィールドは8,6.3031807(2)、マチュルムT$は1ショットで235ドル、マチュルムfT/sqrtmathrmHz$は984msである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Cold atom magnetometers exploit a dense ensemble of quanta with long
coherence times to realise leading sensitivity on the micrometer scale.
Configured as a Ramsey interferometer, a cold atom sensor can approach atom
shot-noise limited precision but suffers from fringe ambiguity, producing gross
errors when the field falls outside a narrow pre-defined range. We describe how
Hilbert-demodulated optical magnetometry can be realised on cold atom sensors
to provide field measurements both precise and unambiguous. Continuous
reconstruction of the Larmor phase allows us to determine the dc magnetic field
unambiguously in an unshielded environment, as well as measure ac variation of
the field, in a single shot. The ac measurement allows us to characterize, and
then neutralise, line-synchronous magnetic interference, extending
reconstruction times. Using $1.6 \times 10^6$ $^{87}$Rb atoms in a volume of
$(68 \,\mathrm{\mu m})^3$, we measure a test field to be $86.3031807(2) \;
\mathrm{\mu T}$ in a single shot, achieving dc sensitivity of $235 \;
\mathrm{fT}/\sqrt{\mathrm{Hz}}$ in a duration of 984 ms. Our results
demonstrate that Hilbert-demodulated optical readout yields
metrologically-significant sensitivity without the fringe ambiguity inherent to
Ramsey interferometry.
- Abstract（参考訳）: コールド原子磁気センサは、長いコヒーレンス時間で密度の高い量子のアンサンブルを利用して、マイクロメータースケールの先導感度を実現する。
ラムゼー干渉計として構成されたコールド原子センサーは、限られた精度で原子のショットノイズに接近できるが、外界の曖昧さに悩まされ、磁場が狭く予め定義された範囲外にあるときにひどい誤差を生じる。
ヒルベルト変調光磁気測定が寒冷原子センサ上でどのように実現され、精密かつ不明瞭な磁場測定が可能かを述べる。
ラーモア位相の連続的再構成により,非シールド環境下でのdc磁場の明瞭な決定と,単発で磁場の交流変動を測定することができる。
ac測定により、線形同期磁気干渉を特徴付け、中和し、再構成時間を延長することができる。
6 \times 10^6$ $^{87}$rb 原子を $(68 \,\mathrm{\mu m})^3$ の体積で使って、1ショットでテストフィールドを8.3031807(2) \; \mathrm{\mu t}$ と測定し、235 \; \mathrm{ft}/\sqrt{\mathrm{hz}}$ の直流感度を984ミリ秒で達成した。
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