CN106153189B - 蒸汽气池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蒸汽气池，包括蒸汽气池玻璃管，其具有两个光学窗口；缠绕在所述蒸汽气池玻璃管上的加热线；以及套装在所述加热线上的保温管，所述保温管的长度大于所述蒸汽气池玻璃管的长度。本发明的蒸汽气池的加热效率高，成本低，避免了参考气体在光学窗口处沉积。

Description

蒸汽气池

技术领域

本发明涉及光学测量装置，具体涉及激光光谱测量装置。

背景技术

在量子光学、原子物理领域中，需要严格控制或者标定激光的频率。已知的方法是将激光入射到填充有参考气体的蒸汽气池，利用光电探测器探测从蒸汽气池出射的激光，由此得到参考气体的吸收光谱以及激光的频率信息。

蒸汽气池的主要装置是由玻璃材质制成、呈圆柱体状的封闭容器，里面填充了碱金属(例如铷、锂和钠)样品。为了提高光谱信号的信噪比，需要升高蒸汽气池内参考气体的温度从而提高蒸汽气池中的参考气体的蒸汽压。

图1是现有技术中的一种蒸汽气池10的剖视图，蒸汽气池10包括密封的蒸汽气池玻璃管11和呈环状的加热装置12、13。加热装置12、13套在蒸汽气池玻璃管11的两端，且分别用于加热蒸汽气池玻璃管11两端的光学窗口111、112，避免参考气体在光学窗口处沉积从而减小激光的透过率。

但是现有的蒸汽气池10的加热效率低，能量浪费严重，并且在实验中容易触摸到加热装置12、13，从而烫伤操作员。

发明内容

因此，针对上述问题，本发明的一个实施例提供了一种蒸汽气池，包括：

蒸汽气池玻璃管，其具有两个光学窗口；

缠绕在所述蒸汽气池玻璃管上的加热线；以及

套装在所述加热线上的保温管，所述保温管的长度大于所述蒸汽气池玻璃管的长度。

优选的，所述保温管的长度是所述蒸汽气池玻璃管的长度的2～3倍。

优选的，所述加热线包括平行的、具有相同缠绕方向的第一加热线和第二加热线。

优选的，所述第一加热线和第二加热线中的电流方向相反。

优选的，所述加热线对折后缠绕在所述蒸汽气池玻璃管上形成所述第一加热线和第二加热线。

优选的，所述加热线在所述两个光学窗口处比在所述两个光学窗口之间部位缠绕的密集。

优选的，所述蒸汽气池还包括位于所述蒸汽气池玻璃管的外侧壁和所述加热线的内侧之间的导热层，所述导热层的材质为铝箔，所述导热层的厚度为2～3毫米，且所述导热层的长度等于所述蒸汽气池玻璃管的长度。

优选的，所述蒸汽气池还包括位于所述导热层的外侧壁和所述加热线的内侧之间的导热筒，所述导热筒为铝筒或铜筒，所述导热筒的厚度为1～2毫米，所述导热筒的长度大于所述蒸汽气池玻璃管的长度、且小于所述保温管的长度。

优选的，所述蒸汽气池还包括位于所述加热线的外侧和所述保温管的内侧壁之间的保温层，所述保温层的长度大于所述蒸汽气池玻璃管的长度、且小于所述保温管的长度。

本发明的蒸汽气池的加热效率高、成本低，操作安全，避免了参考气体在光学窗口处沉积，同时避免了参考气体能级改变。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1是现有技术中的一种蒸汽气池的剖视图。

图2是根据本发明第一个实施例的蒸汽气池的剖视图。

图3是图2所示的蒸汽气池中缠绕有加热线的蒸汽气池玻璃管的示意图。

图4是根据本发明第二个实施例的蒸汽气池的剖视图。

图5是根据本发明第三个实施例的蒸汽气池的剖视图。

图6是根据本发明第四个实施例的蒸汽气池的剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。

图2是根据本发明第一个实施例的蒸汽气池的剖视图。如图2所示，蒸汽气池20包括蒸汽气池玻璃管21、缠绕在玻璃管21的外侧壁上的加热线22以及套装在加热线22上的保温管23。

蒸汽气池玻璃管21是市场上的已知产品，其选用耐高温耐碱性玻璃材质(例如派瑞克斯玻璃)制成。其大体呈圆柱体状，直径38毫米，长100毫米。蒸汽气池玻璃管21的两端具有光学窗口211、212。

图3是图2所示的蒸汽气池中缠绕有加热线22的蒸汽气池玻璃管21的示意图。如图3所示，加热线22包括平行的第一加热线221和第二加热线222，第一加热线221和第二加热线以相同的方向缠绕在蒸汽气池玻璃管21的外侧壁上。第一加热线221和第二加热线222在靠近光学窗口212的一端相连接。在一个优选的实施例中，可以将加热线22对折后缠绕在蒸汽气池玻璃管21的外侧壁上形成双螺线管状。加热线22在靠近光学窗口211、212比在蒸汽气池玻璃管21中间部位缠绕的密集。从而使得蒸汽气池玻璃管21的光学窗口211、212处的温度比其中间部位的温度高，避免了参考气体沉积在光学窗口211、212上。当加热线22通电时，第一加热线221和第二加热线222中的电流方向相反(参见图3箭头所示)，使得通电的第一加热线221和第二加热线222引起的磁场方向相反，净磁场为零，避免了参考气体原子在磁场下因塞曼劈裂引起能级改变。

再次参考图2，保温管23可由聚氯乙烯或碳化硼等材质制成。其长度为260毫米，这样可以避免光学窗口211、212附近的空气发生对流，增加了蒸汽气池玻璃管21两端的保温效果，进一步避免了参考气体在光学窗口211、212处沉积。在本发明的其他实施例中，保温管23的长度可以是蒸汽气池玻璃管21的长度的2-3倍。

图4是根据本发明第二个实施例的蒸汽气池的剖视图。其与图2基本相同，区别在于，蒸汽气池30还包括位于蒸汽气池玻璃管21的外侧壁和加热线22的内侧之间的导热层34。导热层34优选采用导热性能好、柔性的金属材料，例如厚度为2～3毫米的铝箔。导热层34的长度优选和蒸汽气池玻璃管21的长度相等。导热层34可以避免蒸汽气池玻璃管21局部温度过高而损坏。

图5是根据本发明第三个实施例的蒸汽气池的剖视图。其与图4基本相同，区别在于，蒸汽气池40还包括位于导热层34的外侧壁和加热线22的内侧之间的导热筒45。导热筒45的长度大于蒸汽气池玻璃管21的长度、且小于保温管23的长度。加热线22以上述缠绕方式缠绕在导热筒45上，用于进一步对蒸汽气池玻璃管21的光学窗口211、212进行加热。导热筒45优选采用导热性能好、刚性的金属材料。例如厚度为1～2毫米的铝筒或铜筒。

图6是根据本发明第四个实施例的蒸汽气池的剖视图。其与图5基本相同，区别在于，蒸汽气池50还包括位于加热线22的外侧和保温管23的内侧壁之间的保温层56。其中保温层56的长度小于保温管23的长度、且大于蒸汽气池玻璃管21的长度。保温层56可由保温棉等材质制成，因此能紧密包裹加热线22，防止热量的耗散，提高加热效率。

在本发明的另一个实施例中，第一加热线221和第二加热线222的端部不连接，分别对第一加热线221和第二加热线222供电，使得第一加热线221和第二加热线222中的电流方向相反，从而使得蒸汽气池玻璃管21中的净磁场为零。

在本发明的一个优选实施例中，蒸汽气池包括图2所示的蒸汽气池20，以及图5中的导热筒45和/或图6中的保温层56。

在本发明的另一个优选的实施例中，蒸汽气池包括图4中的蒸汽气池30和图6中的保温层56。

在本发明的上述实施例中，蒸汽气池还包括用于测量蒸汽气池玻璃管21温度的温度探测器。

虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。

Claims (7)

1.一种蒸汽气池，其特征在于，包括：

蒸汽气池玻璃管，其具有两个光学窗口；

缠绕在所述蒸汽气池玻璃管上的加热线，所述加热线包括平行的、具有相同缠绕方向的第一加热线和第二加热线，所述第一加热线和第二加热线中的电流方向相反；以及

套装在所述加热线上的保温管，所述保温管的长度大于所述蒸汽气池玻璃管的长度。

2.根据权利要求1所述的蒸汽气池，其特征在于，所述保温管的长度是所述蒸汽气池玻璃管的长度的2～3倍。

3.根据权利要求1所述的蒸汽气池，其特征在于，所述加热线对折后缠绕在所述蒸汽气池玻璃管上形成所述第一加热线和第二加热线。

4.根据权利要求1所述的蒸汽气池，其特征在于，所述加热线在所述两个光学窗口处比在所述两个光学窗口之间部位缠绕的密集。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的蒸汽气池，其特征在于，所述蒸汽气池还包括位于所述蒸汽气池玻璃管的外侧壁和所述加热线的内侧之间的导热层，所述导热层的材质为铝箔，所述导热层的厚度为2～3毫米，且所述导热层的长度等于所述蒸汽气池玻璃管的长度。

6.根据权利要求5所述的蒸汽气池，其特征在于，所述蒸汽气池还包括位于所述导热层的外侧壁和所述加热线的内侧之间的导热筒，所述导热筒为铝筒或铜筒，所述导热筒的厚度为1～2毫米，所述导热筒的长度大于所述蒸汽气池玻璃管的长度、且小于所述保温管的长度。

7.根据权利要求6所述的蒸汽气池，其特征在于，所述蒸汽气池还包括位于所述加热线的外侧和所述保温管的内侧壁之间的保温层，所述保温层的长度大于所述蒸汽气池玻璃管的长度、且小于所述保温管的长度。