Vector potential modulation of optical-pumped spin-polarized atoms

光泵浦自旋极化原子的矢量势调制

• 批准号: 21K04089
• 负责人: 大坊 真洋
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Iwate University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04089/
• 关键词: ベクトルポテンシャル; 原子磁力計; コイル; 光ポンピング; 磁気センサー; グラジオメーター

アハラノフ・ボーム効果により、その場所に磁界が無くても、電子波の位相を変化させることができることから、ベクトルポテンシャルは量子力学において重要な役割を担っている。二重入れ子構造のベクトルポテンシャルコイルを原子磁力計に組み込み、ベクトルポテンシャルを印加したときの信号の変化を調べ、ベクトルポテンシャル計測器の実現を目指している。我々は、均一なベクトルポテンシャルと磁場の両方を発生できるヘルムホルツ型のコイルを数値シミュレーションによって設計した。そのコイルを製作し、原子磁力計に組み込んだ。磁場またはベクトルポテンシャルを原子磁力計に印加した時の交流周波数特性を比較したところ、磁場応答が周波数の増加とともに減少するのに対し、ベクトルポテンシャル応答はその逆であった。磁場とベクトルポテンシャルは全く異なる周波数応答を示しており、ベクトルポテンシャルの実験に漏洩磁場が混入したとしても、主因にはならない。このことから、原子磁力計によって、交流のベクトルポテンシャルを磁場と区別して計測できることを初めて実証した。さらに、ベクトルポテンシャルの高い透過性を示すために、二重半円形の超伝導ベクトルポテンシャルコイルを作成した。鉛チューブの中にベクトルポテンシャルコイルを封入し、磁束が外部に漏れないようにした。さらにベクトルポテンシャルコイルのコアに異なる透磁率の材料を使用して、コア内に発生する磁束を変化させた。二次コイルも鉛チューブの中に封入し、二次コイルのループ内に磁束が存在しないような構造のトランスを作成して、4.2 Kで１次側と２次側の結合を調べた。コアの透磁率には影響を受けず、周波数に比例する結合が観測された。このことから超伝導でも遮ることのできないベクトルポテンシャルによる結合があることを実証した。

矢量电位在量子力学中起着重要作用，因为Ahalanov-Bohm效应允许即使没有那里的磁场，也可以更改电子波的相。目的是将带有双嵌套结构的矢量电势线圈纳入原子磁力计中，并在应用矢量电势时检查信号的变化，并实现矢量电位测量仪器。我们设计了一个Helmholtz型线圈，可以通过数值模拟产生均匀的矢量电位和磁场。该线圈被制造并掺入原子磁力计中。当将磁场或向量电势应用于原子磁力计时，将磁场响应随着频率的增加而降低，而矢量电位响应则相反。磁场和矢量电势表现出完全不同的频率响应，即使将泄漏磁场混合到矢量电势实验中，也不是主要原因。这表明可以通过将其与磁场区分开来使用原子磁力计测量交流电流的向量电势。此外，创建了双重半圆形超导电位线圈，以证明高矢量电势渗透性。将矢量电势线圈封闭在铅管中，以防止磁通量泄漏。此外，将具有不同渗透率的材料用于矢量电势线圈的核心，以改变芯内产生的磁通量。二级线圈也被封闭在铅管中，并构造了变压器，因此在次级线圈的环中没有磁通量，并且在4.2 K处检查了初级和次级耦合。观察到与频率成比例的耦合，不受芯芯的磁渗透性的影响。这表明由于向量电位而导致的耦合无法被超导性阻止。

项目成果

ベクトルポテンシャル発生装置、ベクトルポテンシャルコイル配置方法、 ベクトルポテンシャルトランス、および非接触給電システム

矢量电势发生器、矢量电势线圈布置方法、矢量电势变压器以及非接触供电系统

• 发表时间: 2022

Differential behavior of magnetic field and magnetic vector potential in an optically pumped Rb atomic magnetometer

光泵铷原子磁力计中磁场和磁矢量势的微分行为

• DOI: 10.1063/5.0130481
• 发表时间: 2023
• 期刊: AIP Advances
• 影响因子: 1.6
• 作者: Shoji;Y. and Daibo;M.
• 通讯作者: M.

ベクトルポテンシャルコイルによるループ外からの電磁誘導,

由于矢量势线圈而产生来自环路外部的电磁感应，

• 发表时间: 2021
• 作者: 佐藤 旭飛;大坊 真洋
• 通讯作者: 大坊 真洋

Vector Potential Coupling From Outside the Loop Through the Superconducting Shield

来自环路外部通过超导屏蔽的矢量电势耦合

• DOI: 10.1109/tasc.2023.3258371
• 发表时间: 2023
• 期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity
• 影响因子: 1.8
• 作者: Zhuoran Huang;Naoki Sunaguchi;Daisuke Shimao;Shu Ichihara;Tetsuya Yuasa;Masami Ando;兼清泰正;Daibo Masahiro
• 通讯作者: Daibo Masahiro

Atomic Magnetometer Modulated by Magnetic Vector Potential

磁矢量势调制原子磁力计

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Shoji;K. Chida;T. Terato and M. Daibo
• 通讯作者: T. Terato and M. Daibo