期刊论文“抽运-检测型原子磁力仪对电流源噪声的测量”的部分实验数据分享

  本博文分享的实验数据是《物理学报》期刊论文“抽运-检测型原子磁力仪对电流源噪声的测量”中图4的原始数据。【Acta Physica Sinica, 71, 024202 (2022)】

论文摘要：用于在宽量程范围内标定原子磁力仪的灵敏度的复现磁场通常由精密电流源和标准线圈产生, 电流源噪声将直接影响原子磁力仪在宽量程范围内标定的灵敏度. 本文基于抽运-检测型原子磁力仪首先提出抑制复现磁场漂移的磁补偿方法, 其次开展宽量程范围内电流源的噪声和原子磁力仪的灵敏度之间依赖关系的研究. 研究结果表明, 抽运-检测型原子磁力仪的灵敏度主要由电流源噪声决定, 因此可用特定磁场下的灵敏度估算电流源在对应输出电流条件下的电流噪声. 本文研究对弱磁传感器灵敏度指标的标定、高精度电流源的研制、磁感应强度计量和电流计量的协同发展都具有参考价值.

论文部分内容：在有磁补偿的条件下，分别用精密电流源B2912A和直流电源分析仪N6705B向标准线圈1中输入恒定电流来产生宽量程范围内的目标磁场，抽运-检测型原子磁力仪的灵敏度与外磁场的依赖关系如图4所示．精密电流源B2912A的精度可达10⁻⁶，随着输出电流的增加可自动切换量程，该仪表说明书中指出：当电流源输出的量程值分别为1 mA，10 mA，100 mA，1 A时，分别对应着1 nA，10 nA，100 nA，1 μA的电流分辨率．当I>100 mA时，磁力仪灵敏度约为15 pT/Hz^1/2，对应电流分辨率为1 μA；当10 mA<I<100 mA时（图4中阴影部分），磁力仪灵敏度约为1 pT/Hz^1/2，对应电流分辨率为100 nA；当1 mA<I<10 mA时，磁力仪灵敏度约为0.2 pT/Hz^1/2，对应电流分辨率为10 nA．本实验用的标准线圈1与文献[15]中的线圈相同，因此重测的原子磁力仪的灵敏度与外磁场的依赖关系基本与文献[15]相同．直流电源分析仪N6705B有4个输出通道，每个通道可选配不同型号直流电源模块，实验中通道一内直流电源模块型号是N6762A，其技术参数是当输出电流小于0.1 A时，电流最小分辨率约为2 μA，输出电压和电流均对电流分辨率有影响 ．图4中利用直流电源分析仪N6705B向标准线圈1输入恒定电流来产生待测磁场时，在100 nT至10000 nT宽磁场范围内抽运-检测型原子磁力仪的灵敏度都约为20 pT/Hz^1/2，明显不同于用精密电流源B2912A时灵敏度的台阶式分布．图5列出了分别用两种电源产生5000 nT和6000 nT磁场时抽运-检测型原子磁力仪测量的磁场值．

图4 分别用两种电流源产生的外磁场与原子磁力仪的灵敏度的依赖关系

图5 分别用两种电源产生5000 nT和6000 nT磁场时抽运-检测型原子磁力仪测量的磁场值

部分实验数据和期刊论文的分享链接如下：

链接：https://pan.baidu.com/s/18WQeWVAvaL36XMBmnzx3-Q

提取码：beyd

分享材料中附带了B2912A和N6705B两款电流源说明书的电流分辨率信息。

  国内的师生们，建议您阅读本博文时与本人以下两篇博文联系起来：

1. 分享一些项目结项、项目申报、指南论证的经历

2. 电磁之春

说明：我们已经在4篇期刊论文中强调了图4的实验结果，以后的期刊论文中还会继续出现与这幅图类似的实验结果。本次稿件刊出时我提供了本领域50名同行的Email邮箱，我也确认我认识的同行收到了《物理学报》期刊的文章推送，我期待国内专家们能关注这个实验结果并推动磁感应强度计量和电流计量的协同发展。我建议国内师生们未来主动批评各项目渠道出现的不科学的磁传感器灵敏度指标，假如不可避免地出现远优于本底磁场噪声水平的灵敏度指标，指南中至少应列出磁传感器对交变磁场响应的带宽指标，用于约束不科学的灵敏度指标。(*^_^*)