武漢物數(shù)所研制出銣-85冷原子絕對重力儀
近日,中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所研究員詹明生與王謹(jǐn)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊在可搬運冷原子絕對重力儀研制中取得新進(jìn)展。該團(tuán)隊通過幾年的攻關(guān),成功研制出以銣-85原子作為測試質(zhì)量的冷原子絕對重力儀。該重力儀參與了絕對重力儀國際比對,測量結(jié)果獲得國際計量局的認(rèn)可。
重力儀是地球物理學(xué)、測地學(xué)和計量學(xué)等領(lǐng)域不可或缺的儀器,在資源勘探、慣性導(dǎo)航領(lǐng)域有重要應(yīng)用。冷原子絕對重力儀利用激光與重力場中自由下落的冷原子團(tuán)相互作用,構(gòu)成干涉環(huán)路,通過測量處于不同態(tài)的原子布居數(shù)得到干涉條紋,并由條紋的相位推導(dǎo)出儀器所在地的絕對重力值。冷原子絕對重力儀相比于傳統(tǒng)的落體角錐式激光干涉絕對重力儀,具有高靈敏度、自校準(zhǔn)、可長期連續(xù)觀測、無機(jī)械磨損和維護(hù)成本低等方面的優(yōu)勢。然而,冷原子重力儀的實驗裝置和操作非常復(fù)雜,如何研制出精準(zhǔn)又易搬運的集成化重力儀,成為其能夠媲美乃至超越角錐式激光重力儀的關(guān)鍵。 在研制過程中,以副研究員湯彪和博士生黃攀威為主的課題組成員為了實現(xiàn)儀器可搬運的同時滿足高精度重力測量的要求,設(shè)計并實現(xiàn)了緊湊的鈦超高真空系統(tǒng)、小型化光路系統(tǒng)和集成化電路控制系統(tǒng),突破了主動隔振和地球轉(zhuǎn)動補(bǔ)償?shù)汝P(guān)鍵技術(shù),對新發(fā)現(xiàn)的兩個不同于銣-87體系的系統(tǒng)誤差項進(jìn)行了仔細(xì)評估,最終實現(xiàn)了可搬運高精度的銣-85冷原子絕對重力儀。 該重力儀經(jīng)過長途公路運輸,參加了國際絕對重力儀比對,由國際計量局確認(rèn)的最終報告顯示,其重力測量絕對值的偏差約為3μGal (1μGal=10nm/s2),擴(kuò)展不確定度約20μGal(95%置信水平下),靈敏度可達(dá)30 μGal/Hz1/2,長期穩(wěn)定度優(yōu)于1μGal(>2000s)。 該研究獲得了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項的資助。該儀器研制過程的實驗研究成果近日發(fā)表在《計量》(Metrologia)上。 論文鏈接:https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1681-7575/ab2f01 關(guān)鍵詞: 重力儀
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