CDSM

CDSM (Coupled Dark State Magnetometer) ist ein optisch gepumptes Quanteninterferenz-Magnetometer, dessen Messprinzip auf Zwei-Photonen-Spektroskopie von freien Alkaliatomen beruht und somit eine rein optische Magnetfeldmessung ermöglicht. Mit einer speziellen laserbasierten Anregung können drei magnetfeldabhängige Resonanzphänomene sichtbar gemacht werden. Die Maxima dieser Resonanzen treten bei unterschiedlichen Winkeln zwischen der Magnetfeldrichtung und der optischen Achse des CDSM-Sensors auf. Dadurch ist eine omnidirektionale Messung des Magnetfeldes mit einem einfachen Sensoraufbau ohne bewegliche Teile, Rückkopplungsspulen oder aktive Elektronik möglich. Ein weiterer Vorteil dieses Messprinzips ist der erweiterte Messbereich, der weit über die Größe des Erdmagnetfeldes (60.000 Nanotesla) hinausgeht.

 

Quanteninterferenz-Magnetometer messen den Betrag des Magnetfeldes mit hoher Genauigkeit, während Vektor-Magnetometer (meist Fluxgate-Magnetometer) den Betrag und die Richtung des Feldes bestimmen können. Vektor-Magnetometer müssen im Flug aber regelmäßig neu kalibriert werden, sodass bei bestimmten Missionen die geforderte Qualität der Magnetfeldmessung nur durch die Kombination beider Gerätetypen erreicht werden kann.

CDSM besteht aus einer Elektronikplatine, einer Lasereinheit mit einer Vertical Cavity Surface Emitting Laserdiode (VCSEL), dem Sensor und den Glasfasern, die zwischen dem Sensor und der Elektronik (bzw. der Lasereinheit) eine optische Verbindung herstellen.

Die Elektronikeinheit wird auf einer Instrumentenplattform im Innern des Satelliten montiert. Der Sensor ist für die Montage auf einem mehrere Meter langen Ausleger konzipiert. Er besteht aus zwei optischen Kopplern zum Anschluss der Fasern, einem Polarisator sowie einem Lambda-Viertel-Wellenplättchen zur Aufbereitung des Lichtes und einer zylindrischen Glaszelle (Länge: 30 mm, Durchmesser: 12 mm), die mit den Rubidium-Atomen und einem Puffergas gefüllt ist.