CN111026177A - 一种碱金属气室内湿度的控制系统及方法 - Google Patents

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池浩湉
全伟
陆吉玺
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周斌权
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Abstract

本发明提供一种碱金属气室内湿度的控制系统及方法，包括湿度控制模块，还包括通过气体管路依次连接的气源装置、气量控制装置、润湿装置、湿度测试装置和待镀抗弛豫涂层的碱金属气室，在碱金属气室抗弛豫涂层镀制步骤前，通过向待镀抗弛豫涂层的碱金属气室内预先通入设定湿度的惰性气体进而精确地控制抗弛豫涂层的镀制环境湿度，提高碱金属气室制作的一致性，且方便研究探索环境湿度对抗弛豫涂层性能产生的影响，以便于在碱金属气室内形成性能优良的抗弛豫涂层。

Description

一种碱金属气室内湿度的控制系统及方法
技术领域
本发明涉及碱金属气室抗弛豫技术，特别是用于碱金属气室抗弛豫涂层制作过程中的一种碱金属气室内湿度的控制系统及方法。
背景技术
碱金属气室是利用碱金属原子自旋的属性进行超高灵敏度的磁场和惯性测量的特制透明玻璃泡。随着量子传感技术的发展，对碱金属气室的抗弛豫性能提出了更高的要求。极化的碱金属原子与碱金属气室内壁碰撞会带来壁弛豫，影响碱金属原子的极化寿命。目前通常采用碱金属气室内充制缓冲气体或者在碱金属气室内壁镀制抗弛豫涂层来抑制壁弛豫。与缓冲气体相比，抗弛豫涂层具有更多的优点，如对磁场梯度弛豫的抑制，低的激光功率需求和小的光斑尺寸需求等等。因此，抗弛豫涂层得到了广泛的研究。
研究发现，碱金属气室内壁镀制有机硅烷类涂层，例如十八烷基三氯硅烷等，可以显著降低碱金属气室内的壁弛豫，有望取代常用的缓冲气体的作用，进一步提高碱金属气室的抗弛豫性能。但是十八烷基三氯硅烷等自组装膜的成膜过程受环境湿度、温度、浓度等因素的影响很大，甚至同一批次制作的该类碱金属气室的抗弛豫性能相差也较大，故而具有有机氯硅烷类涂层的碱金属气室制作的一致性较低，碱金属气室的抗弛豫涂层的性能不稳定，故而有必要分别针对环境湿度、温度、浓度等因素对抗弛豫涂层性能产生的影响进行研究。
发明内容
本发明提供一种碱金属气室内湿度的控制系统及方法，用于碱金属气室抗弛豫涂层镀制步骤前，通过向待镀抗弛豫涂层的碱金属气室内预先通入设定湿度惰性气体进而精确的控制抗弛豫涂层的镀制环境湿度，不仅可以提高碱金属气室的制作的一致性，还能方便研究探索环境湿度对抗弛豫涂层性能产生的影响，以便于在碱金属气室内形成性能优良的抗弛豫涂层。
本发明技术方案如下：
一种碱金属气室内湿度的控制系统，其特征在于，包括惰性气体管路,通过所述惰性气体管路依次连接惰性气体气源装置、气量控制装置、润湿装置和湿度测试装置，所述湿度测试装置向碱金属气室内输入设定湿度惰性气体，所述惰性气体气源装置内为干燥惰性气体，所述气量控制装置控制所述干燥惰性气体进入所述润湿装置的进气量和/或进气速率，所述润湿装置将所述干燥惰性气体润湿后经湿度测试装置测试出湿润惰性气体的湿度，并通过调节所述进气量和/或进气速率获得所述设定湿度惰性气体。
作为优选，还包括设于所述润湿装置与所述湿度测试装置之间的干燥装置，所述干燥装置对湿度超过所述设定湿度惰性气体的所述湿润惰性气体进行干燥吸湿调节获得所述设定湿度惰性气体。
作为优选，所述的碱金属气室内湿度控制系统还包括湿度控制模块，所述湿度控制模块包括湿度数据接收分模块和气量控制分模块，所述湿度数据接收分模块用于接收所述湿度测试装置的湿度数据，所述气量控制分模块根据所述湿度数据控制所述气量控制装置进而控制所述干燥惰性气体进入所述润湿装置的进气量和/或进气速率。作为优选，所述湿度控制模块还包括干燥控制分模块，所述干燥控制分模块通过控制所述干燥装置的干燥效率对所述预湿润惰性气体进行精准干燥。
作为优选，所述湿度控制模块还包括时间控制分模块，所述时间控制分模块从所述设定湿度惰性气体进入所述碱金属气室的上尾管开始计时，所述碱金属气室主体内部至少全部被设定湿度惰性气体湿润后计时结束并控制所述气源装置不再输出干燥惰性气体。
作为优选，所述干燥惰性气体为氮气或氩气。
作为优选，所述气量控制装置为蠕动泵或流量计。
作为优选，所述润湿装置为装有蒸馏水的洗气瓶。
作为优选，所述干燥装置的干燥剂为变色硅胶或分子筛。
作为优选，所述湿度测试装置包括湿度传感器。
一种碱金属气室内湿度的控制方法，使用上述的碱金属气室内湿度的控制系统精确的控制并调整碱金属气室内抗弛豫涂层的镀制环境湿度。
本发明相对于现有技术优势在于：
1、本发明所述的碱金属气室内湿度的控制系统及方法，用于碱金属气室抗弛豫涂层镀制步骤前，通过向待镀抗弛豫涂层的碱金属气室内预先通入经湿度测试装置测试合格后的设定湿度惰性气体，精确的控制抗弛豫涂层的镀制环境湿度，有效地提高碱金属气室的制作的一致性。
2、本发明所述的碱金属气室内湿度的控制系统及方法，通过所述气量控制分模块和所述干燥控制分模块调节抗弛豫涂层镀制的环境湿度，便于在制作不同结构的抗弛豫涂层时，探索湿度对双层或多层抗弛豫涂层，特别是湿度对双层或者多层的自组装膜抗弛豫涂层的抗弛豫性能的影响。
附图说明
图1是本发明一种碱金属气室内湿度的控制系统的示意图。
附图标记列示如下：1-惰性气体气源装置，2-气量控制装置，3-润湿装置,31-洗气瓶，32-蒸馏水，4-湿度测试装置,5-碱金属气室，51-上尾管，52-气室主体，53-下尾管，6-干燥装置。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。
实施例1
一种碱金属气室内湿度的控制系统，包括惰性气体管路,通过所述惰性气体管路依次连接惰性气体气源装置1、气量控制装置2、润湿装置3和湿度测试装置4，所述湿度测试装置4向碱金属气室5内输入设定湿度惰性气体，所述惰性气体气源装置1内为干燥惰性气体，所述气量控制装置2控制所述干燥惰性气体进入所述润湿装置3的进气量和/或进气速率，所述润湿装置3将所述干燥惰性气体润湿后经湿度测试装置4测试出湿润惰性气体的湿度，并通过调节所述进气量和/或进气速率获得所述设定湿度惰性气体。
当所述湿度测试装置4的测得的湿度数据低于所述设定湿度惰性气体的湿度数据时，调整气量控制装置2来加大干燥惰性气体的进气量，当湿度测试装置4检测到预湿润惰性气体的湿度达到预设湿度后，向碱金属气室5内输入设定湿度惰性气体。
本发明所述的碱金属气室内湿度的控制系统不仅可以提高气室制作的一致性，同时可以调节碱金属气室内的湿度，制作不同相结构的多层抗弛豫涂层，探索湿度对多层抗弛豫涂层抗弛豫性能的影响。该碱金属气室内湿度的控制系统精确控制抗弛豫涂层的镀制环境湿度，可以针对如十八烷基三氯硅烷等的自组装单层分子膜研究环境湿度是如何对自组装单层分子膜的抗弛豫性能产生影响。特别是相比于单层膜的抗弛豫性能更好的双层或者多层的自组装膜，可以清楚准确地研究湿度是否对其抗弛豫涂层相结构产生较为有利的影响。
实施例2
本实施例与上述实施例不同的是，所述碱金属气室内湿度控制系统还包括设于所述润湿装置3与所述湿度测试装置4之间的干燥装置6，所述干燥装置6对湿度超过所述设定湿度惰性气体的所述湿润惰性气体进行干燥吸湿调节获得所述设定湿度惰性气体。
当所述湿度测试装置4的测得的湿度数据高于所述设定湿度惰性气体的湿度数据时，则通过加大干燥装置6的干燥效率对流经干燥装置6的湿润惰性气体进行干燥吸湿调节获得所述设定湿度惰性气体。
作为优选，所述干燥惰性气体为氮气或氩气。作为优选，所述气量控制装置2可为蠕动泵或流量计。作为优选，所述润湿装置3可为装有蒸馏水32的洗气瓶31。作为优选，所述干燥装置7的干燥剂为变色硅胶或分子筛。作为优选，所述湿度测试装置4包括湿度传感器。
实施例3
作为优选，所述的碱金属气室内湿度控制系统还包括湿度控制模块，所述湿度控制模块包括湿度数据接收分模块和气量控制分模块，所述湿度数据接收分模块用于接收所述湿度测试装置4的湿度数据，所述气量控制分模块根据所述湿度数据控制所述气量控制装置2进而控制所述干燥惰性气体进入所述润湿装置3的进气量和/或进气速率，获得所述设定湿度惰性气体。
作为优选，所述湿度控制模块还包括时间控制分模块，所述时间控制分模块从所述标准湿润惰性气体进入所述碱金属气室的上尾管51开始计时，所述碱金属气室主体52内部至少全部被标准惰性气体湿润后计时结束，所述时间控制分模块在计时结束时控制所述气源装置1不再输出干燥惰性气体。
实施例4
一种碱金属气室内湿度的控制方法，其特征在于，使用上述的碱金属气室内湿度的控制系统精确的控制并调整碱金属气室内抗弛豫涂层的镀制环境湿度。
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改变，其均应涵盖在本发明专利的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种碱金属气室内湿度的控制系统，其特征在于，包括惰性气体管路,通过所述惰性气体管路依次连接惰性气体气源装置、气量控制装置、润湿装置和湿度测试装置，所述湿度测试装置向碱金属气室内输入设定湿度惰性气体，所述惰性气体气源装置内为干燥惰性气体，所述气量控制装置控制所述干燥惰性气体进入所述润湿装置的进气量和/或进气速率，所述润湿装置将所述干燥惰性气体润湿后经湿度测试装置测试出湿润惰性气体的湿度，并通过调节所述进气量和/或进气速率获得所述设定湿度惰性气体。
2.根据权利要求1所述的碱金属气室内湿度控制系统，其特征在于，还包括设于所述润湿装置与所述湿度测试装置之间的干燥装置，所述干燥装置对湿度超过所述设定湿度惰性气体的所述湿润惰性气体进行干燥吸湿调节获得所述设定湿度惰性气体。
3.根据权利要求1所述的碱金属气室内湿度控制系统，其特征在于，还包括湿度控制模块，所述湿度控制模块包括湿度数据接收分模块和气量控制分模块，所述湿度数据接收分模块用于接收所述湿度测试装置的湿度数据，所述气量控制分模块根据所述湿度数据控制所述气量控制装置进而控制所述干燥惰性气体进入所述润湿装置的进气量和/或进气速率。
4.根据权利要求3所述的碱金属气室内湿度控制系统，其特征在于，所述湿度控制模块还包括干燥控制分模块，所述干燥控制分模块通过控制所述干燥装置的干燥效率对湿度超过所述设定湿度惰性气体的湿润惰性气体进行精准干燥。
5.根据权利要求3所述的碱金属气室内湿度控制系统，其特征在于，所述湿度控制模块还包括时间控制分模块，所述时间控制分模块从所述设定湿度惰性气体进入所述碱金属气室的上尾管开始计时，所述碱金属气室主体内部至少全部被所述设定湿度惰性气体湿润后计时结束并控制所述气源装置不再输出干燥惰性气体。
6.根据权利要求1所述的碱金属气室内湿度控制系统，其特征在于，所述干燥惰性气体为氮气或氩气；和/或所述气量控制装置为蠕动泵或流量计。
7.根据权利要求1所述的碱金属气室内湿度的控制系统，其特征在于，所述润湿装置为装有蒸馏水的洗气瓶。
8.根据权利要求2所述的碱金属气室内湿度的控制系统，其特征在于，所述干燥装置的干燥剂为变色硅胶或分子筛。
9.根据权利要求1所述的碱金属气室内湿度的控制系统，其特征在于，所述湿度测试装置包括湿度传感器。
10.一种碱金属气室内湿度的控制方法，其特征在于，使用权利要求1-9之一所述的碱金属气室内湿度的控制系统精确的控制并调整碱金属气室内抗弛豫涂层的镀制环境湿度。
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