陈恩 宗发保 余恺

（第七一五研究所，杭州，310023）

氦光泵磁力仪基于氦原子在外磁场中发生塞曼分裂为基础，同时利用光泵作用和磁共振现象研制而成，将对磁场的测量转换成对频率的测量，其已被广泛地用于磁法勘探、航空反潜等领域[1]。氦光泵磁力仪为跟踪式磁力仪，原理框图见图 1。通过检测光泵探头的磁共振信号来实现对当前磁场值的测量，氦光泵磁力仪的磁共振信号幅度与光轴和磁场方向的夹角大小有关，所以单光系的氦光泵磁力仪会存在“盲区”，即当光轴与磁场方向的夹角大于一定值时，磁力仪会由于信号幅度过小导致失锁。尤其是在中低纬度地区的航磁测量系统中，当飞行器转弯时，由于飞行器的倾斜导致光轴和磁场方向的夹角变化，氦光泵磁力仪失锁，导致无法完成测量。本文提出采用 AGC电路，以适应大动态范围的磁共振信号变化[2]。

图1 氦光泵磁力仪原理框图

1 问题成因分析

氦吸收室在高频激励的作用下，被激发而发出一定波长的弱光，这时一部分原来没有磁性的氦原子就变成带磁性的亚稳态原子。亚稳态的氦原子吸收来自氦灯发出的波长为1.08 μm的D线后，沿外磁场方向排列，叫做“光泵作用”[3]。氦光泵磁力仪磁共振信号幅度为[4]：

由式（2）可知，光泵磁共振信号幅度与4cosθ成正比。当θ为 0°时（即光轴与磁场方向平行），信号幅度最大。当单光系磁力仪垂直放置时，其夹角θ见图2。

图2 磁力仪共振信号与纬度的关系

第二因子可写为：