Spin-Exchange-Pumped NMR Gyros

背景

核磁共振陀螺仪基于超极化惰性气体的自旋交换泵浦技术，最早由Litton(2001NGC)公司研究。He-3的SEOP最早由Bouchiat等人在1960年实现，之后Litton开始研究SEOP在陀螺应用的使用 ^[Grover,1979 https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.40.391 ]，这项工作包括首次演示了Ne,Ke和Xe的SEOP，认识到可以达到很好的极化度，并使用原子磁强计增强信号，由于环形激光陀螺和光纤激光陀螺的发展，80年代终止。之后Happer等人发表了一系列相关研究 ^[Happer,1984 https://doi.org/10.1103/PhysRevA.29.3092 ]，这项工作随后被运用到各个方向。早期 NMRG 的应用基础理论已在一篇综述中得到较为系统的梳理^[Kanegsberg,1978 https://sci-hub.se/10.1117/12.965468 ]，而 Donley 则从当代视角对其进行了全新概述 ^[Donley,2010 https://ieeexplore.ieee.org/document/5690983 ]，同期中国与日本也围绕该领域开展了相关研究。

使用超极化气体的NMR

核磁共振场和旋转的振动

核自旋与环境之间的主要基本相互作用是磁场。在一个静止的惯性参考系中，约化核自旋角动量在磁场中的哈密顿量，其中对于Xe-131是正的，对于其他同位素是负的。由Ehrenfest定理导出Bloch方程

点击展开推导过程

约定均匀磁场,这样可以分为平行和垂直磁场的分量。定义,布洛赫方程变为

点击展开推导过程

场下，

方程解为其中相位