CN107068525A - 一种用于真空环境下产生原子蒸气束的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于真空环境下产生原子蒸气束的装置，包括样品，还包括炉管，炉管一端为封闭端，炉管另一端为开口端，样品设置在炉管内，炉管外壁螺旋缠绕有钨丝，陶瓷套管罩设在炉管上，遮光外层包覆陶瓷套管的侧部和两端，遮光外层上设置有用于炉管内的原子蒸气束出射的开口，钨丝的两端穿出陶瓷套管和遮光外层。本发明装置可以通过提供较小的加热电流而达到较高的温度从而产生所需样品原子蒸气束，此装置可以准直的固定，使产生的蒸气束较准确集中到达所需位置，另外可以减小光噪声本底。

Description

一种用于真空环境下产生原子蒸气束的装置
技术领域
本发明涉及离子囚禁装置领域，具体涉及一种用于真空环境下产生原子蒸气束的装置。适用于光学频标、量子光学、量子信息等领域。
背景技术
在光频标实验中，参考的物理体系主要有原子体系和离子体系，其中目前基于原子体系的光频标主要参考光晶格内的多个囚禁原子来实现；而基于离子体系的光频标主要参考囚禁离子来实现。离子体系需要离子阱利用电磁场将离子俘获和稳定囚禁在空间一定范围内，而离子的产生正是离子光频标至关重要的一环。原子蒸气束通过阱中心，一种是电子轰击的方式，打开灯丝，在加速极和灯丝之间加上40-100 V的加速电压，阱中心的原子被电子轰击电离，如果产生的离子的初始动能小于势阱深度将会被离子阱囚禁；另一种为利用激光作用于相关能级，通过光电离的方式产生离子并囚禁于离子阱。
原子蒸气束的产生一般都是通过提供电流加热样品炉的方式获得，例如钙原子的产生是通过空心不锈钢管制成的炉子，在通电后，炉管内温度升至约300摄氏度，钙原子蒸气压上升，并沿着钢管喷出穿过离子阱中心。但是仍存在同等温度下饱和蒸气压远远低于钙的金属，如铝，为了获得近似相同浓度的铝原子蒸气，需要电流加热至700度以上，如果采用相同的不锈钢钢管炉，需要提供非常大的加热电流才可以达到所需温度，然而一般的真空馈通无法承受如此大的电流，因此无法使用此种极其简单的原子蒸气束产生装置。
综上所述，为了获得所需浓度的高温度饱和蒸气压金属的蒸气束，需要一种在较低电流下就可产生较高温度的方法与装置，并且由于其所用在真空环境下，必须保持有着一定的洁净性，另外为了离子的囚禁，需要有准直性及较低的本底噪声。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种用于真空环境下产生原子蒸气束的装置，该装置包含高纯度的样品、炉管、钨丝、陶瓷套管和遮光外层。采用本发明的装置，可以在较低电流下获得较高温度，解决了在真空中获得较高温度下饱和蒸气压的金属的原子蒸气束的问题，可广泛用于光学频标、量子光学、量子信息等领域。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种用于真空环境下产生原子蒸气束的装置，包括样品，还包括炉管，炉管一端为封闭端，炉管另一端为开口端，样品设置在炉管内，炉管外壁螺旋缠绕有钨丝，陶瓷套管罩设在炉管上，遮光外层包覆陶瓷套管的侧部和两端，遮光外层上设置有用于炉管内的原子蒸气束出射的开口，钨丝的两端穿出陶瓷套管和遮光外层。
如上所述的炉管为氧化铝材质。
如上所述遮光外层为铟箔。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
可以在小电流的情况下达得较高的温度，此装置本身设计减小了光噪声本底，使用方便。可广泛用于光学频标、量子光学、量子信息等领域。
附图说明
图1是本发明的拆解图；
图2是本发明装配后的结构示意图。
图中：1-样品；2-炉管；3-钨丝；4-陶瓷套管；5-遮光外层；301-第一端子；302-第二端子。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
如图1～2所示，一种用于真空环境下产生原子蒸气束的装置，包括样品1，还包括炉管2，炉管2一端为封闭端，炉管2另一端为开口端，样品1设置在炉管2内，炉管2外壁螺旋缠绕有钨丝3，陶瓷套管4罩设在炉管2上，遮光外层5包覆陶瓷套管4的侧部和两端，遮光外层5上设置有用于炉管2内的原子蒸气束出射的开口，钨丝3的两端穿出陶瓷套管4和遮光外层5。
优选的，炉管2为氧化铝材质。
优选的，遮光外层5为铟箔。
优选的，高纯度的样品1为 高纯度铝丝，铝含量为99.999%（5N）。
炉管2进行高纯度的样品1的装载，为氧化铝空心管，一端为封闭端，另一端为开口端，防止高纯度的样品1的掉落。
钨丝3用于加热炉管2，进而加热炉管2内的高纯度的样品1，将钨丝3螺旋均匀绕在炉管2的外壁，钨丝3禁止互相交叠紧挨，前后引出的钨丝3的两端（第一端子301、第二端子302）通过提供电流加温使炉管2升温从而较均匀加热高纯度的样品1。
陶瓷套管4紧密套设在钨丝3环绕的炉管2上，长度与炉管2相近，可以露出引出的钨丝3的两端（第一端子301、第二端子302），陶瓷套管4可以屏蔽钨丝3通电后发射的热电子及固定钨丝3和炉管2。
遮光外层5采用铟箔，遮光外层5紧密贴合在陶瓷套管4上，将整个产生装置包裹，遮光外层5完全包覆陶瓷套管4的侧壁和底端，陶瓷套管4的顶端开口为原子蒸气束的产生方向，遮光外层5上设置有用于炉管2内的原子蒸气束出射的开口，同时遮光外层5不能影响钨丝3的两个引出端（第一端子301、第二端子302），遮光外层5可以有效减小炉管加热后的发光本底噪声。
本发明小巧便利，准直的固定，可以使产生的蒸气束较准确集中到达所需位置。
作为优选方案，炉管2为氧化铝材料，炉管2的壁厚为0.7mm～1.2mm，根据高纯度的样品1的承载方便性进行合理的选择，可以很好的对高纯度的样品1进行承载。钨丝3直径为0.1mm～0.3mm，均匀紧密呈螺旋式缠绕在炉管2上，第一端子301和第二端子302分别为钨丝3绕制成的螺旋线圈的两个引出端，用于整个装置的固定及电流的加载，钨丝3直径过大加热需要较大的电流不符合实验所需，直径过小质地较软而不利于装置的制作。陶瓷套管4为较薄的内径较大的氧化铝中空圆柱体，陶瓷套管4为氧化铝中空圆柱体，紧密套覆在钨丝3缠绕的炉管2上，遮光外层5由铟箔薄片卷为陶瓷套管4的大小进行保护，其本身有一定的应力，可用铜丝进行紧箍。
本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种用于真空环境下产生原子蒸气束的装置，包括样品（1），其特征在于，还包括炉管（2），炉管（2）一端为封闭端，炉管（2）另一端为开口端，样品（1）设置在炉管（2）内，炉管（2）外壁螺旋缠绕有钨丝（3），陶瓷套管（4）罩设在炉管（2）上，遮光外层（5）包覆陶瓷套管（4）的侧部和两端，遮光外层（5）上设置有用于炉管（2）内的原子蒸气束出射的开口，钨丝（3）的两端穿出陶瓷套管（4）和遮光外层（5）。
2.根据权利要求1所述的一种用于真空环境下产生原子蒸气束的装置，其特征在于，所述的炉管（2）为氧化铝材质。
3.根据权利要求1所述的一种用于真空环境下产生原子蒸气束的装置，其特征在于，所述遮光外层（5）为铟箔。
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