An integrated system of hardware and software allowing precise definition of arbitrarily oriented magnetic fields up to |B| = 1 μT within a five-layer Mumetal shield is described. The system is calibrated with reference to magnetic resonance observed between Zeeman states of the 6S1/2 F = 4 133Cs ground state. Magnetic field definition over the full 4π solid angle is demonstrated with one-sigma tolerances in magnitude, orientation, and gradient of δ|B| = 0.94 nT, δθ = 5.9 mrad, and pT/mm, respectively. This field control is used to empirically map Mx magnetometer signal amplitude as a function of the static field (B0) orientation.
REFERENCES
1.
H. B.
Dang
, A. C.
Maloof
, and M. V.
Romalis
, Appl. Phys. Lett.
97
, 151110
(2010
).2.
R.
Mhaskar
, S.
Knappe
, and J.
Kitching
, Appl. Phys. Lett.
101
, 241105
(2012
).3.
S.
Pustelny
, W.
Gawlik
, S. M.
Rochester
, D. F.
Jackson Kimball
, V. V.
Yashchuk
, and D.
Budker
, Phys. Rev. A
74
, 063420
(2006
).4.
M. N.
Nabighian
, M. E.
Ander
, V. J. S.
Grauch
, R. O.
Hansen
, T. R.
LaFehr
, Y.
Li
, W. C.
Pearson
, J. W.
Peirce
, J. D.
Phillips
, and M. E.
Ruder
, Geophysics
70
, 63ND
10.1190/1.2133785 (2005
).5.
W. F.
Stuart
, Rep. Prog. Phys.
35
, 803
(1972
).6.
E.
Boto
, R.
Bowtell
, P.
Krüger
, M. T.
Fromhold
, P. G.
Morris
, S. S.
Meyer
, G. R.
Barnes
, and M. J.
Brookes
, PLoS One
11
, e0157655
(2016
).7.
O.
Alem
, T. H.
Sander
, R.
Mhaskar
, J.
LeBlanc
, H.
Eswaran
, U.
Steinhoff
, Y.
Okada
, J.
Kitching
, L.
Trahms
, and S.
Knappe
, Phys. Med. Biol.
60
, 4797
(2015
).8.
S.
Groeger
, G.
Bison
, J. L.
Schenker
, R.
Wynands
, and A.
Weis
, Eur. Phys. J. D
38
, 239
(2006
).9.
R.
Jiménez-Martínez
, W. C.
Griffith
, Y. J.
Wang
, S.
Knappe
, J.
Kitching
, K.
Smith
, and M. D.
Prouty
, IEEE Trans. Instrum. Meas.
59
, 372
(2010
).10.
S.
Afach
, C. A.
Baker
, G.
Ban
, G.
Bison
, K.
Bodek
, Z.
Chowdhuri
, M.
Daum
, M.
Fertl
, B.
Franke
, P.
Geltenbort
, K.
Green
, M. G. D.
Van Der Grinten
, Z.
Grujic
, P. G.
Harris
, W.
Heil
, V.
Hélaine
, R.
Henneck
, M.
Horras
, P.
Iaydjiev
, S. N.
Ivanov
, M.
Kasprzak
, Y.
Kermaidic
, K.
Kirch
, P.
Knowles
, H. C.
Koch
, S.
Komposch
, A.
Kozela
, J.
Krempel
, B.
Lauss
, T.
Lefort
, Y.
Lemiere
, A.
Mtchedlishvili
, O.
Naviliat-Cuncic
, J. M.
Pendlebury
, F. M.
Piegsa
, G.
Pignol
, P. N.
Prashant
, G.
Quéméner
, D.
Rebreyend
, D.
Ries
, S.
Roccia
, P.
Schmidt-Wellenburg
, N.
Severijns
, A.
Weis
, E.
Wursten
, G.
Wyszynski
, J.
Zejma
, J.
Zenner
, and G.
Zsigmond
, Eur. Phys. J. D
69
, 225
(2015
).11.
A.
Weis
, G.
Bison
, and A. S.
Pazgalev
, Phys. Rev. A
74
, 033401
(2006
).12.
S. J.
Seltzer
and M. V.
Romalis
, Appl. Phys. Lett.
85
, 4804
(2004
).13.
V.
Shah
and M. V.
Romalis
, Phys. Rev. A
80
, 013416
(2009
).14.
L.
Lenci
, S.
Barreiro
, P.
Valente
, H.
Failache
and A.
Lezama
, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys.
45
, 215401
(2012
).15.
V.
Acosta
, M. P.
Ledbetter
, S. M.
Rochester
, D.
Budker
, D. F. J.
Kimball
, D. C.
Hovde
, W.
Gawlik
, S.
Pustelny
, J.
Zachorowski
, and V. V.
Yashchuk
, Phys. Rev. A
73
, 053404
(2006
).16.
E.
Breschi
, Z. D.
Grujić
, P.
Knowles
, and A.
Weis
, Appl. Phys. Lett.
104
, 023501
(2014
).17.
S.
Pustelny
, A.
Wojciechowski
, M.
Gring
, M.
Kotyrba
, J.
Zachorowski
, and W.
Gawlik
, J. Appl. Phys.
103
, 063108
(2008
).18.
J.
Fang
and J.
Qin
, Rev. Sci. Instrum.
83
, 103104
(2012
).19.
A.
Papoyan
, S.
Shmavonyan
, A.
Khanbekyan
, K.
Khanbekyan
, C.
Marinelli
, and E.
Mariotti
, Appl. Opt.
55
, 892
–895
(2016
).20.
N.
Castagna
, G.
Bison
, G.
Di Domenico
, A.
Hofer
, P.
Knowles
, C.
MacChione
, H.
Saudan
, and A.
Weis
, Appl. Phys. B
96
, 763
(2009
).21.
T. J.
Sumner
, J. M.
Pendlebury
, and K. F.
Smith
, J. Phys. D: Appl. Phys.
20
, 1095
(1987
).22.
W.
Chalupczak
, A.
Wojciechowski
, S.
Pustelny
, and W.
Gawlik
, Phys. Rev. A
82
, 023417
(2010
).23.
T.
Zigdon
, A. D.
Wilson-Gordon
, S.
Guttikonda
, E. J.
Bahr
, O.
Neitzke
, S. M.
Rochester
, and D.
Budker
, Opt. Express
18
, 25494
(2010
).24.
A. K.
Vershovskii
and E. B.
Aleksandrov
, Opt. Spectrosc.
100
, 12
(2006
).25.
S.
Pustelny
, D. F.
Jackson Kimball
, S. M.
Rochester
, V. V.
Yashchuk
, and D.
Budker
, Phys. Rev. A
74
, 063406
(2006
).26.
S.
Colombo
, V.
Dolgovskiy
, T.
Scholtes
, Z. D.
Grujić
, V.
Lebedev
, and A.
Weis
, Appl. Phys. B
123
, 35
(2017
).© 2017 Author(s).
2017
Author(s)
You do not currently have access to this content.