核磁共振陀螺中静磁场强度对原子核自旋进动信号的影响

范晓婷， 刘院省， 黄 伟， 贺 宇， 霍丽君

（1.中国航天科技集团有限公司量子工程研究中心,北京100094;2.北京航天控制仪器研究所,北京100039）

0 引言

惯性导航具有全自主、实时连续、无时间/地域和环境限制等特点,是武器装备实现可靠自主导航的重要保障[1-2]。随着武器装备向微小型化发展,研制小体积、高精度的惯性系统已成为惯性技术的重要发展趋势。随着现代物理学的快速发展,以原子作为敏感介质的原子陀螺应运而生。其中,核磁共振陀螺利用原子核自旋进动敏感载体转动信息,具有高精度、小体积和低功耗等特点,是惯性技术领域的研究重点和热点之一[3-4]。

20世纪40年代,Bloch和Purcell分别发现了原子核在静磁场中吸收特定频率的射频电磁波能量并产生共振的现象[5-6],为核磁共振陀螺的产生和发展奠定了基础。美国DARPA资助的 M-PNT计划、C-SCAN计划和PINS计划旨在研制高精度的惯性导航系统,在DARPA支持下,美国的核磁共振陀螺处于世界领先水平[7-8]。2014年,美国Northrop Grumman公司基于Litton公司的技术积累成功研制出体积为10cm3和零偏稳定性为0.01（°）/h的核磁共振陀螺原理样机[9-10]。此外,美国加州大学欧文分校[11]和美国标准技术研究院[12]一直致力于芯片级核磁共振陀螺的研究。国内核磁共振陀螺研究起步较晚,目前处于原理样机研制阶段,主要研究单位包括北京航天控制仪器研究所、北京自动化控制设备研究所、北京航空航天大学和国防科技大学等科研院所和高校。近年来,上述单位相继突破了激光精密调控技术[13-15]、无磁电加热技术[16-17]、 长弛豫时间原子气室制备技术[18]和磁补偿技术[19-20]等。……