CN108828472A - 一种用于铯光泵磁力仪的加热装置 - Google Patents

一种用于铯光泵磁力仪的加热装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108828472A
CN108828472A CN201810294632.1A CN201810294632A CN108828472A CN 108828472 A CN108828472 A CN 108828472A CN 201810294632 A CN201810294632 A CN 201810294632A CN 108828472 A CN108828472 A CN 108828472A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cylinder
heating device
heat block
microwave
caesium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810294632.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108828472B (zh
Inventor
夏如春
张雪镕
唐林牧
谌静维
齐洪涛
张娜娜
马千里
许贵琳
鹿永玲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANGHAI GENERAL SATELLITE NAVIGATION Co Ltd
Original Assignee
SHANGHAI GENERAL SATELLITE NAVIGATION Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANGHAI GENERAL SATELLITE NAVIGATION Co Ltd filed Critical SHANGHAI GENERAL SATELLITE NAVIGATION Co Ltd
Priority to CN201810294632.1A priority Critical patent/CN108828472B/zh
Publication of CN108828472A publication Critical patent/CN108828472A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108828472B publication Critical patent/CN108828472B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/032—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/80—Apparatus for specific applications
    • H05B6/806—Apparatus for specific applications for laboratory use

Abstract

本发明公开了一种用于铯光泵磁力仪的加热装置，所述加热装置包括异形加热块、微波筒以及微波源；所述异形加热块嵌入在所述微波筒内的一端，所述微波源设置在所述微波筒的另一端；所述异形加热块为由圆筒和多个突出部组成的一体成型的加热块，且多个所述突出部均匀布置在所述圆筒的外表面上；铯光泵磁力仪的铯原子吸收室嵌入在所述圆筒内。与现有技术相比，本发明使用在一定距离外的微波加热方式，且微波筒及异形加热块均使用无磁材料，没有磁性干扰，消除采用通电线圈加热铯室内所带来的干扰磁，提高铯光泵磁力仪的测量精度。

Description

一种用于铯光泵磁力仪的加热装置
技术领域
本发明涉及铯光泵磁力仪技术领域，特别涉及一种用于铯光泵磁力仪的加热装置。
背景技术
光泵磁力仪，根据光泵作用原理作成的磁力仪。因为由光泵作用排列好的原子磁矩，在特定频率的交变电磁场的作用下，又将产生共振吸收作用，打乱原子的排列情况。发生共振吸收现象的电磁场的频率与样品所在点的外磁场强度成一比例关系，故测定这一频率就可以测出外磁场的值。常用的工作元素有：钾(K39)、铷(Rb87，Rb85)、铯(Cs133)、氦(He4，He3)等。
铯光泵磁力仪以铯原子在外磁场的塞曼效应为基础，采用光泵谱和光磁共振技术实现的一种高精度弱磁测量仪器，被广泛应用于地面和航空磁探测领域。铯光泵磁力仪工作在自激振荡状态，输出的振荡信号就是铯原子在外磁场下的拉莫尔频率。铯光泵磁力仪一般是采用铯元素对于磁场的线性特性工作原理，铯元素必须40度以上温度下成为气体状态才能工作。目前主要是采用线圈加热的方式，具体为在铯光泵磁力仪的铯原子吸收室上增加一个圆筒形的外壳，外壳上绕上线圈，工作时给线圈通电，线圈产生热量加热铯光泵磁力仪，进而达到铯原子气化的目的。但是上述方法中，线圈通电会产生一定的磁性，影响铯光泵磁力仪的测量精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于铯光泵磁力仪的加热装置，能够消除采用线圈加热铯原子所带来的测量误差，提高铯光泵磁力仪的测量精度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种用于铯光泵磁力仪的加热装置，所述加热装置包括异形加热块、微波筒以及微波源；所述异形加热块嵌入在所述微波筒内的一端，所述微波源设置在所述微波筒的另一端；所述异形加热块为由圆筒和多个突出部组成的一体成型的加热块，且多个所述突出部均匀布置在所述圆筒的外表面上；铯光泵磁力仪的铯原子吸收室嵌入在所述圆筒内。
可选的，所述微波源与所述异形加热块之间的间隔大于200mm。
可选的，所述圆筒的纵轴线与所述微波筒的纵轴线垂直。
可选的，所述微波源的频率为2410MHz。
可选的，所述突出部为类梯形结构；所述类梯形结构的上底面为弧面，且与所述圆筒的外表面重合；所述类梯形结构的下底面为长方形，且所述下底面的长与所述圆筒的高相等。
可选的，所述类梯形结构的下底面的宽为20mm；所述异形加热块的横截面的长为30mm。
可选的，所述突出部的个数为4个。
可选的，在每个所述突出部的内部上均设置三个相同的且圆柱形结构的空心腔体；所述空心腔体为封闭结构，且所述空心腔体的直径与所述圆筒的直径平行；在同一所述突出部中，相邻所述空心腔体的间距为6mm；所述空心腔体的直径为2.1mm。
可选的，所述圆筒的直径为25mm。
可选的，所述异形加热块、所述微波筒的材料均为无磁材料。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种用于铯光泵磁力仪的加热装置，所述加热装置包括异形加热块、微波筒以及微波源；所述异形加热块嵌入在所述微波筒内的一端，所述微波源设置在所述微波筒的另一端；所述异形加热块为由圆筒和多个突出部组成的一体成型的加热块，且多个所述突出部均匀布置在所述圆筒的外表面上；铯光泵磁力仪的铯原子吸收室嵌入在所述圆筒内。与现有技术相比，本发明使用在一定距离外的微波加热方式，且微波筒及异形加热块均使用无磁材料，没有磁性干扰，消除采用通电线圈加热铯室内所带来的干扰磁，提高铯光泵磁力仪的测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明现有技术中铯光泵磁力仪的结构示意图；
图2为本发明实施例用于铯光泵磁力仪的加热装置的结构示意图；
图3为本发明实施例加热装置的异形加热块的立体图；
图4为本发明实施例加热装置的异形加热块的俯视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种用于铯光泵磁力仪的加热装置，能够消除采用线圈加热铯原子所带来的测量误差，提高铯光泵磁力仪的测量精度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明现有技术中铯光泵磁力仪的结构示意图，如图1所示，现有技术中的铯光泵磁力仪包括：射频振荡器、铯灯、凸透镜、滤光片、偏振片、1/4波片、铯原子吸收室、恒温槽、线圈，凸透镜以及光电探测器、信号处理器等。其过程为在射频振荡器的作用下，铯灯内的铯金属气化，铯原子受高频激励发光，产生泵浦光，泵浦光通过凸透镜、滤光片、偏振片、1/4波片转化成符合要求的平行光，平行光在铯原子吸收室内部产生光泵效应；通过恒温槽中的线圈通电对铯原子吸收室加热，保持铯原子吸收室的加热温度稳定，使铯元素正常工作；凸透镜将有用光信号汇聚于光电探测器将光信号转换成电信号；拉莫尔频率经多极信号放大后通过信号处理器内的移相器形成自激振荡回路，同时对拉莫尔频率计数，读取相应的频率值，转换成当前所处位置的磁场。虽然铯光泵磁力仪工作时给线圈通电，线圈产生热量加热铯光泵磁力仪的铯原子吸收室，使铯元素正常工作。但是在此期间，线圈通电会产生一定的磁性，影响铯光泵磁力仪的测量精度。
针对上述存在的缺陷，本发明提供了一种用于铯光泵磁力仪的加热装置。本发明提供的加热装置应用于常用的25x25的铯原子吸收室，且铯原子吸收室为圆筒状。
本发明提供的加热装置的工作原理类似微波炉加热。
图2为本发明实施例用于铯光泵磁力仪的加热装置的结构示意图，如图2所示，本发明实施例提供的一种用于铯光泵磁力仪的加热装置包括异形加热块1、微波筒2以及微波源3；所述异形加热块1嵌入在所述微波筒2内的一端，所述微波源3设置在所述微波筒2的另一端。铯光泵磁力仪的铯原子吸收室嵌入在所述异形加热块1内。所述微波源3的频率为2410MHz。所述异形加热块1、所述微波筒2的材料均为无磁材料。其中，经过试验验证，微波源3不干扰的铯光泵磁力仪工作的最小距离需大于200mm，则所述微波源3与所述异形加热块1之间的间隔大于200mm。
图3为本发明实施例加热装置的异形加热块的立体图，图4为本发明实施例加热装置的异形加热块的俯视图，如图3和4所示，所述异形加热块1为由圆筒101和多个突出部102组成的一体成型的加热块，且多个所述突出部102均匀布置在所述圆筒101的外表面上；铯光泵磁力仪的铯原子吸收室嵌入在所述圆筒101内。
所述异形加热块1嵌入在所述微波筒2内的一端，具体为，所示异形加热块2整个垂直放入在微波筒2内靠近一端的位置，即异形加热块1的所述圆筒101的纵轴线与所述微波筒2的纵轴线垂直。优选的，所述圆筒的直径为25mm。
所述突出部102为类梯形结构；所述类梯形结构的上底面为弧面，且与所述圆筒101的外表面重合；所述类梯形结构的下底面为长方形，且所述下底面的长与所述圆筒101的高相等。其中，所述类梯形结构的下底面的宽为20mm。
突出部102为多个，在每个所述突出部102的内部上均设置三个相同的且圆柱形结构的空心腔体103；所述空心腔体103为封闭结构，且所述空心腔体103的直径与所述圆筒101的直径平行；在同一所述突出部102中，相邻所述空心腔体103的间距为6mm；所述空心腔体103的直径为2.1mm。优选的，突出部102的个数为4个，则所述异形加热块1上设有12个空心腔体103，其目的是正好和微波源3的谐振频率一致，达到充分及快速加热的目的。
另外每个突出部的厚度均为2.5mm，所述异形加热块1的横截面的长为30mm，所述异形加热块1的横截面的长即为2个突出部102的厚度叠加1个圆筒101的直径。
本发明实施例提供的加热装置采用2410MHz微波源作为加热源，通过筒状设计的微波通道，给铯光泵磁力仪加热块加热，达到铯元素的气态温度。另外，异形加热块的特殊形状达到最优加热效果的目的。
现有技术中采用线圈加热方式，线圈通电必定会产生一个干扰磁场，影响铯光泵磁力仪绝对精度，现在解决办法是铯光泵磁力仪完成后到专业的无磁实验室进行绝对值校准，消除干扰磁场，但是成本非常高。另外实际使用过程中，线圈随温度变化会改变阻值，电流也随之改变，干扰磁场也是不确定的。
本发明使用在一定距离外的微波加热方式，且微波筒及异形加热块均使用无磁材料，完全没有磁性干扰。铯光泵磁力仪完成后只需要进行相对值校准，一般实验室环境即可完成，且上述线圈随温度变化的影响也没有了。因此，采用本发明提供的加热装置，在实现对铯光泵磁力仪的加热的基础上，不仅消除采用通电线圈加热铯室内所带来的干扰磁，提高铯光泵磁力仪的测量精度，而且还降低了成本。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种用于铯光泵磁力仪的加热装置，其特征在于，所述加热装置包括异形加热块、微波筒以及微波源；所述异形加热块嵌入在所述微波筒内的一端，所述微波源设置在所述微波筒的另一端；所述异形加热块为由圆筒和多个突出部组成的一体成型的加热块，且多个所述突出部均匀布置在所述圆筒的外表面上；铯光泵磁力仪的铯原子吸收室嵌入在所述圆筒内。
2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述微波源与所述异形加热块之间的间隔大于200mm。
3.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述圆筒的纵轴线与所述微波筒的纵轴线垂直。
4.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述微波源的频率为2410MHz。
5.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述突出部为类梯形结构；所述类梯形结构的上底面为弧面，且与所述圆筒的外表面重合；所述类梯形结构的下底面为长方形，且所述下底面的长与所述圆筒的高相等。
6.根据权利要求5所述的加热装置，其特征在于，所述类梯形结构的下底面的宽为20mm；所述异形加热块的横截面的长为30mm。
7.根据权利要求5所述的加热装置，其特征在于，所述突出部的个数为4个。
8.根据权利要求7所述的加热装置，其特征在于，在每个所述突出部的内部上均设置三个相同的且圆柱形结构的空心腔体；所述空心腔体为封闭结构，且所述空心腔体的直径与所述圆筒的直径平行；在同一所述突出部中，相邻所述空心腔体的间距为6mm；所述空心腔体的直径为2.1mm。
9.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述圆筒的直径为25mm。
10.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述异形加热块、所述微波筒的材料均为无磁材料。
CN201810294632.1A 2018-03-30 2018-03-30 一种用于铯光泵磁力仪的加热装置 Active CN108828472B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810294632.1A CN108828472B (zh) 2018-03-30 2018-03-30 一种用于铯光泵磁力仪的加热装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810294632.1A CN108828472B (zh) 2018-03-30 2018-03-30 一种用于铯光泵磁力仪的加热装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108828472A true CN108828472A (zh) 2018-11-16
CN108828472B CN108828472B (zh) 2020-10-16

Family

ID=64155409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810294632.1A Active CN108828472B (zh) 2018-03-30 2018-03-30 一种用于铯光泵磁力仪的加热装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108828472B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6093921A (en) * 1999-03-04 2000-07-25 Mt Systems, Llc Microwave heating apparatus for gas chromatographic columns
CN102448603A (zh) * 2009-06-30 2012-05-09 科莱恩金融(Bvi)有限公司 用于在高温下连续进行化学反应的设备
CN103576721A (zh) * 2013-11-07 2014-02-12 哈尔滨工程大学 一种无磁加热温度控制系统
CN103901924A (zh) * 2014-03-08 2014-07-02 哈尔滨工程大学 一种基于光加热的无磁温控装置
CN104797029A (zh) * 2015-03-26 2015-07-22 中南林业科技大学 用于验证木材微波预处理温度分布的谐振腔
CN107062600A (zh) * 2017-05-15 2017-08-18 北京航空航天大学 一种基于激光的碱金属气室低噪声加热方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6093921A (en) * 1999-03-04 2000-07-25 Mt Systems, Llc Microwave heating apparatus for gas chromatographic columns
CN102448603A (zh) * 2009-06-30 2012-05-09 科莱恩金融(Bvi)有限公司 用于在高温下连续进行化学反应的设备
CN103576721A (zh) * 2013-11-07 2014-02-12 哈尔滨工程大学 一种无磁加热温度控制系统
CN103901924A (zh) * 2014-03-08 2014-07-02 哈尔滨工程大学 一种基于光加热的无磁温控装置
CN104797029A (zh) * 2015-03-26 2015-07-22 中南林业科技大学 用于验证木材微波预处理温度分布的谐振腔
CN107062600A (zh) * 2017-05-15 2017-08-18 北京航空航天大学 一种基于激光的碱金属气室低噪声加热方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108828472B (zh) 2020-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Donley et al. Demonstration of high-performance compact magnetic shields for chip-scale atomic devices
CN108717168B (zh) 一种基于光场幅度调制的标量磁场梯度测量装置及方法
JP2014215151A (ja) 光ポンピング磁力計および磁気センシング方法
CN104297702A (zh) 一种Bell-Bloom自调制三轴磁场测量的方法及装置
CN106104396B (zh) 用于原子钟的装置
CN112485732B (zh) 一种基于铷原子磁共振谱的磁强计校准方法与装置
Chen et al. A method for calibrating coil constants by using the free induction decay of noble gases
CN108828472A (zh) 一种用于铯光泵磁力仪的加热装置
Mazur A dozen useful tips on how to minimise the influence of sources of error in quantitative electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy—a review
US5001426A (en) Magnetometer for measuring the magnetic moment of a specimen
CN108562861A (zh) 一种用于磁梯度测量的对称式铯光泵磁力仪
RU2357241C1 (ru) Измеритель магнитной вязкости ферромагнетиков
CN102854537A (zh) 一种数字式快速跟踪氦光泵磁力仪
US4509014A (en) Nuclear magnetic resonance gyroscope
Berkman et al. Advanced flux-gate magnetometers with low drift
JP2012220407A (ja) 磁気測定装置
US3398579A (en) Circuit arrangement for temperature measurement
CN106028491A (zh) 电磁感应加热装置
US3345874A (en) Circuit arrangement for accurate measurement of temperatures or small temperature changes
Wang et al. Design of Braunbeck coil for nuclear magnetic resonance gyro magnetic field excitation
JP2001083223A (ja) 磁力計
Huang et al. A non-magnetic temperature controlling system applied in atomic magnetometer
Heinisch et al. Experimental and theoretical evaluation of the achievable accuracies of resonating viscosity and mass density sensors
RU2221988C1 (ru) Индуктивный датчик перемещений
Salleras et al. Predictive thermal model for indirect temperature measurement inside atomic cell of nuclear magnetic resonance gyroscope

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Xu Qingfeng

Inventor after: Gu Changshun

Inventor after: Chen Jingwei

Inventor after: Qi Hongtao

Inventor after: Zhang Nana

Inventor after: Xu Guilin

Inventor after: Lu Yongling

Inventor before: Xia Ruchun

Inventor before: Zhang Xuerong

Inventor before: Tang Linmu

Inventor before: Chen Jingwei

Inventor before: Qi Hongtao

Inventor before: Zhang Nana

Inventor before: Ma Qianli

Inventor before: Xu Guilin

Inventor before: Lu Yongling

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant