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Optisch gepumpte Magnetometer mit reduzierter Spin-Austausch-Relaxation im Erdmagnetfeld / Theo Scholtes

Optisch gepumpte Magnetometer (OPM) nutzen den Zeeman-Effekt in (Alkali-)Atomen aus, welcher mittels Elektronenspinresonanz (ESR) in Doppelresonanztechnik optisch detektiert wird (ODMR). Dadurch werden extrem sensitive Magnetfeldsensoren möglich, deren Empfindlichkeit mit denen von supraleitenden Qu... Full description

PPN (Catalogue-ID): 845340417
Personen: Scholtes, Theo [VerfasserIn]
Cooperations/Conferences: Friedrich-Schiller-Universität Jena Physikalisch-Astronomische Fakultät [Grad-verleihende Institution]
Format: eBook eBook
Language: German
Published: Jena, 2015
Hochschule: @Jena, Univ., Diss., 2015
Basisklassifikation: 33.38 Quantenoptik nichtlineare Optik
50.22 Sensorik
33.06 Mathematische Methoden der Physik
Subjects:

Magnetometer

Pumpen (Laser)

Spinaustausch

Relaxation

Erdmagnetismus

Cäsiumatom

Rauschen

ODMR-Spektroskopie

Hanle-Effekt

Computersimulation

Formangabe: Hochschulschrift
Physical Description: 7,55 MB, Text, Ill., graph. Darst.
Technische Details: PDF-Viewer
Sekundärausgabe Online-Ausg.
TOC: Online-Ressource (148 S.)
Other Editions: Erscheint auch als Optisch gepumpte Magnetometer mit reduzierter Spin-Austausch-Relaxation im Erdmagnetfeld. PPN: 84533929X

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520 |a Optisch gepumpte Magnetometer (OPM) nutzen den Zeeman-Effekt in (Alkali-)Atomen aus, welcher mittels Elektronenspinresonanz (ESR) in Doppelresonanztechnik optisch detektiert wird (ODMR). Dadurch werden extrem sensitive Magnetfeldsensoren möglich, deren Empfindlichkeit mit denen von supraleitenden Quanteninferenzdetektoren (SQUID) konkurrieren kann, jedoch ohne Kryogenik auskommt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein neuer Betriebsmodus optisch gepumpter Magnetometer vorgestellt und detailliert untersucht - das Light-Narrowing-Mx-Magnetometer. Es basiert auf selektivem optischem Pumpen der Hyperfeinstruktur des Cäsiumatoms mittels wohlabgestimmten, intensiven Laserlichtes. Die Überlappung der optischen Hyperfeinübergänge der Cäsium-D1-Linie in einer mit Puffergas gefüllten, miniaturisierten Zelle wird genutzt, um unter Verwendung nur eines Lasers eine Besetzungsverteilung im Grundzustand des Ensembles der Cäsium-Atome zu generieren, welche zu einer markanten Verbesserung der Empfindlichkeit des Sensors führt. Diese Verbesserung im neuen LN-Regime gegenüber dem gewöhnlichen Betriebsmodus resultiert einerseits aus der Vergrößerung des magnetischen Resonanzsignals durch Nutzung fast aller Atome des Ensembles für die Signalgeneration und andererseits - vermöge der Reduktion der Leistungsverbreiterung durch das Laserlicht und der Unterdrückung der Spin-Austausch-Relaxation - aus der Verkleinerung der Resonanzbreite. Anwendungen des Sensors sind die hochempfindliche, mobile Vermessung des Erdmagnetfeldes für Fragestellungen der Geophysik, Rohstoffexploration bzw. der archäologischen Prospektion, die medizinische Diagnostik, wie zum Beispiel die Magnetokardiographie (MKG), oder die Detektion magnetischer Bakterien in Lösungen. Auch die zukünftige Verwendung zur Verfolgung magnetisch markierter Wirkstoffe innerhalb eines lebenden Organismus, bei der Magnetorelaxometrie von Nanopartikeln (MNP) oder in der Niederfeld-Kernspinresonanzspektroskopie (ULF-NMR) ist vorstellbar. 
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