CN114706210A - 离子装载系统和离子装载的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离子装载系统和装载离子的方法，所述离子装载系统包括：激光发生器、电控扫描器、靶材和离子阱。激光发生器适于发出激光，电控扫描器可使激光光路发生偏转，电控扫描器适于改变激光射出的方向，靶材在烧蚀激光的烧蚀下在烧蚀位置喷出原子，离子阱邻近靶材设置，适于收集靶材喷出的原子。通过设置电控扫描器以改变烧蚀激光照射到靶材的位置，避免烧蚀激光长时间烧蚀靶材的同一位置造成靶材损坏凹陷而使喷出的原子数量降低的情况出现，从而可延长靶材的使用寿命，离子产生的数量多、速率稳定，离子装载系统的工作效率高。

Description

离子装载系统和离子装载的方法

技术领域

本发明涉及离子阱量子计算技术领域，尤其是涉及一种离子装载系统和离子装载的方法。

背景技术

在离子阱量子计算系统中，需要离子作为比特存储和运算的载体，所以装载离子是需要预先准备的。装载离子的步骤一般为三步：蒸发原子、电离、冷却与囚禁，蒸发原子的方法一般为用高能量的脉冲光烧蚀靶材，在烧蚀位置喷出大量原子。

在用脉冲光蒸发原子的过程中，靶材在长期烧蚀过程中，靶材被脉冲光照射的位置会出现凹陷，这会导致在进一步的烧蚀中，喷出的原子大大减少，这不利于离子阱量子计算机的长期工作。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种离子装载系统，该离子装载系统可维持靶材烧蚀过程中喷出大量原子，有利于离子阱量子计算机的长期工作。

本发明的另一个目的在于提出一种离子装载的方法。

根据本发明实施例的离子装载系统，包括：激光发生器，所述激光发生器适于发出激光；电控扫描器，所述电控扫描器可使所述激光光路发生偏转，所述电控扫描器适于改变所述激光射出的方向；靶材，所述靶材在所述烧蚀激光的烧蚀下在烧蚀位置喷出原子；离子阱，所述离子阱邻近所述靶材设置，适于收集所述靶材喷出的原子。

根据本发明实施例的离子装载系统，通过设置电控扫描器以改变烧蚀激光照射到靶材的位置，避免烧蚀激光长时间烧蚀靶材的同一位置造成靶材损坏凹陷而使喷出的原子数量降低的情况出现，从而可延长靶材的使用寿命，离子产生的数量多、速率稳定，离子装载系统的工作效率高。

可选地，所述电控扫描器包括：电控反射镜或电控位移台。

在一些实施例中，所述电控反射镜包括：反射镜本体；第一移动件，所述第一移动件适于带动所述反射镜本体在第一方向上移动；第二移动件，所述第二移动件适于带动所述反射镜本体在第二方向上移动。

可选地，所述第一移动件适于带动所述反射镜本体在第一方向上转动，所述第二移动件适于带动所述反射镜本体在第二方向上转动，所述反射镜本体在第一方向的转动轴线在竖直方向上延伸，所述反射镜本体在第二方向上的转动轴线在水平方向上延伸。

具体地，所述第一移动件包括：第一驱动件以及与所述第一驱动件相连的第一转轴，所述第一转轴与所述第二移动件相连；所述第二移动件包括：第二驱动件以及与所述第二驱动件相连的第二转轴，所述第二转轴与所述反射镜本体相连。

在一些实施例中，所述电控反射镜还包括：底座，所述第一转轴可转动地设置在所述底座上，所述第二移动件还包括：镜架，所述镜架上设置有所述反射镜本体，所述镜架上设置有所述第二驱动件，且所述第二转轴可转动地设置在所述镜架上。

在一些实施例中，所述第二移动件还包括：配重块，所述配重块和所述第二驱动件之间的连线经过所述镜架的转动轴线。

可选地，所述第一驱动件与所述第一转轴之间设置有第一减速件，所述第二驱动件与所述第二转轴之间设置有第二减速件。

根据本发明实施例的装载离子的方法，所述装载离子的方法应用于上述任一项所述的离子装载系统，包括至少如下步骤：

S1、将预设的扫描路径按一定间隔分解成点；

S2、使用无烧蚀作用的激光对准预设的扫描路径的任一端端点N0，然后电控扫描器改变无烧蚀作用的激光的射出方向，直至激光对准相邻的点N1，记录此阶段电控扫描器使无烧蚀作用的激光从点N0移动至点N1的第一偏移信息；

S3、通过电控扫描器改变无烧蚀作用的激光的射出方向，直至激光对准相邻的点N2，记录此阶段电控扫描器使无烧蚀作用的激光从点N1移动至点N2的第二偏移信息；

S4、重复上述步骤，直至无烧蚀作用的激光对准预设的扫描路径的另一端端点Nn，记录此阶段电控扫描器使无烧蚀作用的激光从点Nn-1移动至点Nn的第n偏移信息；

S5、将无烧蚀作用的激光换成烧蚀激光，使电控扫描器反方向并按照第n偏移信息、第n-1偏移信息、……、第二偏移信息和第一偏移信息的顺序，从预设的扫描路径的Nn端扫描至N0端；

S6、使电控扫描器正方向并按照第一偏移信息、第二偏移信息、……、第n-1偏移信息、第n偏移信息的顺序，从预设的扫描路径的N0端扫描至Nn端；

S7、重复步骤S5和S6。

根据本发明实施例的装载离子的方法，通过改变烧蚀激光照射到靶材上位置，而连续不断改变激光射出的方向，即可使烧蚀激光照射到靶材上的位置按预定的扫描路径移动，避免烧蚀激光长时间烧蚀靶材的同一位置造成靶材损坏凹陷而使喷出的原子数量降低的情况出现，从而可延长靶材的使用寿命，离子产生的数量多、速率稳定，离子装载系统的工作效率高。

可选地，烧蚀激光在任意相邻的两个点之间的扫描所用时间相同或相近。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的离子装载系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的电控反射镜的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的预设的扫描路径的结构示意图；

图4是根据本发明另一个实施例的预设的扫描路径的结构示意图。

附图标记：

离子装载系统1000、

激光发生器100、电控扫描器200、靶材300、离子阱400、预设的扫描路径500、激光10、电控反射镜20、

反射镜本体1、

第一移动件2、第一驱动件21、第一转轴22、第一减速件23、

第二移动件3、第二驱动件31、第二转轴32、第二减速件33、镜架34、配重块35、底座4、

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面参考图1-图4描述根据本发明实施例的离子装载系统1000。

根据本发明实施例的离子装载系统1000，包括：激光发生器100、电控扫描器200、靶材300和离子阱400。激光发生器100适于发出激光10，电控扫描器200可使激光10光路发生偏转，电控扫描器200适于改变激光10射出的方向，靶材300在烧蚀激光的烧蚀下在烧蚀位置喷出原子，离子阱400邻近靶材300设置，适于收集靶材300喷出的原子。

激光发生器100适于发出的激光10，其中激光10仅是为了简化描述和便于理解本发明的代称，激光10不仅限于高能量的具有烧蚀作用的烧蚀激光，还包括无烧蚀作用的激光等，因此不能将激光10简单理解为具有烧蚀作用的烧蚀激光，不能理解为对本发明的限制。

激光发生器100发出的烧蚀激光照射向靶材300，靶材300在烧蚀激光的烧蚀下，在烧蚀位置喷出大量原子，离子阱400用于提供囚禁离子的电场，离子阱400临近靶材300设置，靶材300喷出的原子被离子阱400收集囚禁，并且离子阱400可执行电场补偿、离子运输等过程。

而靶材300在被烧蚀激光长期的烧蚀过程中，靶材300被烧蚀位置会损坏产生凹陷，继而造成在进一步的烧蚀中，烧蚀位置处喷出的原子数量大大减少，使得离子装载系统1000的工作效率降低、工作稳定性差。

本发明实施例的离子装载系统1000还包括电控扫描器200，电控扫描器200可使激光发生器100发出的激光10光路发生偏转，以改变激光10射出的方向，使得烧蚀激光照射到靶材300的位置产生变化，避免靶材300被烧蚀激光长期烧蚀而产生凹陷。可选地，本发明实施例的离子装载系统1000可在靶材300某部位被烧蚀一段时间后改变烧蚀激光照射到靶材300的位置，避免烧蚀激光长时间烧蚀靶材300的同一位置造成靶材300损坏凹陷而使喷出的原子数量降低的情况出现。本发明实施例的离子装载系统1000获得的离子数量多、离子产生速率稳定，提升离子装载系统1000的工作效率。并且更改烧蚀激光照射到靶材300的位置可避免烧蚀激光对靶材300造成严重损伤，从而延长靶材300的使用寿命，进一步提升离子装载系统1000的工作效率。

本发明实施例的离子装载系统1000通过设置电控扫描器200来改变烧蚀激光照射到靶材300的位置，可在激光10射出的同时对烧蚀激光照射到靶材300的位置进行调整，激光10光路可随时调整，而不需要进行开闭激光发生器100的操作，偏转激光10光路的操作简单，不需要重复开闭激光发生器100，激光发生器100的使用寿命较长，离子装载系统1000的工作效率高。

根据本发明实施例的离子装载系统1000，通过设置电控扫描器200以改变烧蚀激光照射到靶材300的位置，避免烧蚀激光长时间烧蚀靶材300的同一位置造成靶材300损坏凹陷而使喷出的原子数量降低的情况出现，从而可延长靶材300的使用寿命，离子产生的数量多、速率稳定，离子装载系统1000的工作效率高。

在本发明的一些具体实施例中，烧蚀激光为532nm脉冲激光。

在本发明的一些具体实施例中，靶材300构造为钙靶材300，烧蚀激光照射在钙靶材300上，在烧蚀位置喷出大量钙原子。

在本发明的一些具体实施例中，离子阱400构造为表面离子阱400。

在本发明的一些实施例中，电控扫描器200为电控反射镜20，激光发生器100发出的激光10直接照射向电控反射镜20，电控反射镜20将激光10反射，并且激光反射镜可进行移动，偏转激光10光路，从而改变激光10射出的方向。

在本发明的一些具体实施例中，电控反射镜20包括：反射镜本体1、第一移动件2和第二移动件3，第一移动件2适于带动反射镜本体1在第一方向上移动，第二移动件3适于带动反射镜本体1在第二方向上移动。反射镜本体1用于将激光10反射，第一移动件2和第二移动件3带动反射镜本体1在两个不同的方向上移动。

本发明实施例的电控反射镜20通过设置可带动反射镜本体1在两个不同方向上移动的第一移动件2和第二移动件3，即可将激光10照射到靶材300被烧蚀面的任意一个位置。可以理解的是，烧蚀激光照射在靶材300的一个侧面上，靶材300的被烧蚀面为靶材300的一个平面，两个方向的坐标即可表示一个平面上的任意一个点，因此使烧蚀激光朝向两个方向发生偏转即可使得烧蚀激光照射到被烧蚀面的任意位置。

在本发明的一些实施例中，反射镜本体1相对于支撑面的位置不变，第一移动件2和第二移动件3带动反射镜本体1转动。

具体地，第一移动件2适于带动反射镜本体1在第一方向上转动，第二移动件3适于带动反射镜本体1在第二方向上转动，反射镜本体1在第一方向的转动轴线在竖直方向上延伸，反射镜本体1在第二方向上的转动轴线在水平方向上延伸。

在本发明的一些具体实施例中，第一移动件2包括：第一驱动件21和第一转轴22，第一转轴22与第一驱动件21相连，第一转轴22与第二移动件3相连。第二移动件3包括：第二驱动件31和第二转轴32，第二转轴32与第二驱动件31相连，第二转轴32与反射镜本体1相连。

第一移动件2与第二移动件3相连，第二移动件3与反射镜本体1相连，第一移动件2适于带动第二移动件3和反射镜本体1一同在第一方向上转动，第二移动件3适于带动反射镜本体1在第二方向上转动。

第一转轴22在竖直方向上延伸，第一方向即为第一转轴22的周向方向，第一驱动件21驱动第一转轴22带动第二移动件3和反射镜本体1一同沿第一转轴22的周向转动；第二转轴32沿水平方向延伸，第二方向即为第二转轴32的周向方向，第二驱动件31驱动第二转轴32带动反射镜本体1沿第二转轴32的周向转动。

在本发明的一些具体实施例中，如图2所示，电控反射镜20还包括：底座4，第一转轴22可转动地设置在底座4上，第二移动件3还包括：镜架34，镜架34上设置有反射镜本体1，镜架34上设置有第二驱动件31，且第二转轴32可转动地设置在镜架34上。

底座4固定在支撑面上，第一转轴22沿竖直方向延伸，第一转轴22的一端与底座4可转动连接，第一转轴22的另一端与镜架34固定连接。第二转轴32沿水平方向延伸，第二转轴32穿设镜架34可转动地与镜架34连接，第二驱动件31设置在镜架34上，第二驱动件31即驱动第二转轴32带动镜架34和反射镜本体1一同沿第二转轴32的周向转动。

在本发明的一些实施例中，第一驱动件21与第一转轴22之间设置有第一减速件23，第一减速件23起到降速增扭作用，可以理解的是，反射镜本体1只产生较小幅度移动即可使得烧蚀激光照射到靶材300的位置产生较大的变化，因此对第一转轴22的转速要求较低，但是对第一转轴22的转动控制精度要求较高，通过设置第一减速件23可降低第一转轴22的转速，但是可对第一转轴22的转动精确控制，提升第一转轴22的运动稳定性。同理地，在第二驱动件31与第二转轴32之间设置有第二减速件33，可提升第二转轴32的运动稳定性。

在本发明的另一些实施例中，如图2所示，第二移动件3还包括：配重块35，配重块35和第二驱动件31之间的连线经过镜架34的转动轴线。

第一驱动件21和第一减速件23共同与第一转轴22相连，第二驱动件31和第二减速件33共同与镜架34相连，而第一驱动件21和第一减速件23均具有一定重量，并且第一驱动件21和第一减速件23的重心也与第一转轴22的轴线不重合，而第一驱动件21和第一减速件23的总重量比反射镜本体1要重，因此第一驱动件21和第一减速件23的重量会带动第一转轴22的转向偏移，使得第一转轴22运动不稳定；同理地，第二驱动件31和第二减速器设置在第二转轴32的一端，第二驱动件31和第二减速器的重量也会带动第二转轴32的转向偏移。使得第一移动件2和第二移动件3带动反射镜本体1的运动不稳定，反射镜本体1无法精确控制将激光10照射到靶材300的设定位置。

本发明实施例的电控反射镜20通过设置配重块35，可平衡第一驱动件21和第一减速件23的重量，以及可平衡第二驱动件31和第二减速件33的重量，使得第一转轴22和第二转轴32运动稳定，对反射镜本体1精确控制，从而将激光10准确照射到靶材300的预定位置。

如图2所示，第二驱动件31和第二减速器位于第二转轴32的一端，配重块35位于第二转轴32的另一端，配重块35与第二驱动线之间的连线与第二转轴32的轴线平行，配重块35可平衡第二驱动件31和第二减速件33的重量，提升第二转轴32的运动稳定性。第一驱动件21和第二减速件33位于第一驱动件21和第二减速件33的正下方，配重块35与第二驱动件31之间的连线与第一转轴22的轴线垂直，因此配重块35还可平衡第一驱动件21和第一减速件23的重量，提升第一转轴22的运动稳定性。

下面参考图2详细描述本发明电控反射镜20的一个具体实施例的结构。

电控反射镜20包括：反射镜本体1、底座4和镜架34，底座4相对于支撑面固定不动，用于支撑电控反射镜20，镜架34与底座4相连，反射镜本体1设置在镜架34上。电控反射镜20还包括：第一移动件2和第二移动件3，第一移动件2包括第一转轴22、第一减速件23和第一驱动件21，第一转轴22沿竖直方向延伸，第一转轴22的一端与底座4可转动连接，第一转轴22的另一端与镜架34固定连接，第一转轴22的一侧设置有第一减速件23和第一驱动件21，动力经由第一减速件23降速增扭后输送向第一转轴22。第二移动件3包括：第二转轴32、第二减速件33和第二驱动件31，第二转轴32沿水平方向延伸，第二转轴32穿设镜架34可转动地与镜架34连接，第二驱动件31和第二减速件33设置在镜架34上，动力经由第二减速件33降速增扭后输送向第二转轴32。第一驱动件21驱动第一转轴22带动第二移动件3和反射镜本体1一同沿第一转轴22的周向转动，第二驱动件31驱动第二转轴32带动反射镜本体1沿第二转轴32的周向转动。在与第二驱动件31相对的镜架34的另一端设置有配重块35，配重块35可平衡第一移动件2和第二移动件3的重量，使得反射镜本体1运动准确稳定。

在本发明的一些实施例中，第一驱动件21和第二驱动件31均为马达，第一减速件23和第二减速件33均为减速器。

上述的电控反射镜20的实施例仅是作为示例说明，但是普通技术人员在阅读了上述的技术方案中，显然可将第一移动件2带动反射镜本体1直线运动、第二移动件3带动反射镜本体1直线运动；或第一移动件2和第二移动件3中的一个带动反射镜本体1转动、另一个带动反射镜本体1直线运动移动的实施例应用到上述技术方案中，这也落入到本发明的保护范围内。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，离子装载系统1000还包括：视窗，烧蚀激光10在经过电控反射镜20反射后，经过视窗，打向靶材300。

在本发明的另一些实施例中，电控扫描器200为电控位移台，电控位移台可带动激光发生器100移动，电控位移台直接改变激光发生器100的朝向，以改变激光10射出的方向。

下面描述根据本发明实施例的装载离子的方法。

根据本发明实施例的装载离子的方法，装载离子的方法应用于上述的离子装载系统1000中，包括至少如下步骤：

S1、将预设的扫描路径500按一定间隔分解成点；

S2、使用无烧蚀作用的激光对准预设的扫描路径500的任一端端点N0，然后电控扫描器200改变无烧蚀作用的激光的射出方向，直至激光对准相邻的点N1，记录此阶段电控扫描器200使无烧蚀作用的激光从点N0移动至点N1的第一偏移信息；

S3、通过电控扫描器200改变无烧蚀作用的激光的射出方向，直至激光对准相邻的点N2，记录此阶段电控扫描器200使无烧蚀作用的激光从点N1移动至点N2的第二偏移信息；

S4、重复上述步骤，直至无烧蚀作用的激光对准预设的扫描路径500的另一端端点Nn，记录此阶段电控扫描器200使无烧蚀作用的激光从点Nn-1移动至点Nn的第n偏移信息；

S5、将无烧蚀作用的激光换成烧蚀激光，使电控扫描器200反方向并按照第n偏移信息、第n-1偏移信息、……、第二偏移信息和第一偏移信息的顺序，从预设的扫描路径500的Nn端扫描至N0端；

S6、使电控扫描器200正方向并按照第一偏移信息、第二偏移信息、……、第n-1偏移信息、第n偏移信息的顺序，从预设的扫描路径500的N0端扫描至Nn端；

S7、重复步骤S5和S6。

本发明实施例的装载离子的方法控制激光10射出的方向，以改变烧蚀激光照射到靶材300上位置，而连续不断改变激光10射出的方向，即可使烧蚀激光照射到靶材300上的位置按预定的扫描路径移动，避免烧蚀激光长时间烧蚀靶材300的同一位置造成靶材300损坏凹陷而使喷出的原子数量降低的情况出现，从而可延长靶材300的使用寿命，离子产生的数量多、速率稳定，离子装载系统1000的工作效率高。

在靶材300的被烧蚀面上设置扫描路径，可以理解的是，靶材300不限于圆柱形靶材300，靶材300可以构造为被烧蚀面为平面的任意形状的靶材300，因此在靶材300的被烧蚀面上设置的扫面路径可形成为任意形状，并且可根据靶材300的被烧蚀面的形状来单独设计。

如图3和图4所示，在圆形的被烧蚀面上预设的扫描路径500为螺旋形，在矩形的被烧蚀面上预设的扫描路径500为回转形。

预设的扫描路径500分解成多个点，将扫描路径的一个端点记录为点N0，多个点沿扫描路径的延伸方向依次记录为点N1、点N2、……、直至扫描路径的另一个端点点Nn。

激光发生器100首先发出无烧蚀作用的激光，通过操控电控扫描器200运动以调整激光的射出方向，使无烧蚀作用的激光照射到点N0的位置，然后通过操控电控扫描器200运动改变无烧蚀作用的激光的射出方向，使无烧蚀作用的激光照射到点N1的位置，并且记录无烧蚀作用的激光照射在点N0的位置移动到点N1的位置的过程中，电控扫描器200运动的第一偏移信息；再通过电控扫描器200改变无烧蚀作用的激光的射出方向，使无烧蚀作用的激光照射到点N2的位置，并且记录无烧蚀作用的激光照射在点N1的位置移动到点N2的位置的过程中，电控扫描器200运动的第二偏移信息；重复上述步骤，依次使无烧蚀作用的激光照射到点N3的位置、点N4的位置、……、点Nn-1的位置、直至点Nn的位置，并且依次记录下电控扫描器200运动的第三偏移信息、第四偏移信息、……、第n-1偏移信息和第n偏移信息。

此时无烧蚀作用的激光照射到靶材300上的位置已经按预定的扫描路径移动，并且已经从预定的扫描路径的一个端点移动至另一个端点，也记录了n条电控扫描器200的偏移信息。

为了便于描述本发明，将记录的电控扫描器200的第一偏移信息、第二偏移信息、……、第n-1偏移信息和第n偏移信息统称为电控扫描器200的偏移信息。电控扫描器200的偏移信息为包括运动尺寸信息、运动角度信息和运动方向信息其中一个或多个的复杂信息。可偏移信息可记录电控扫描器200运动的距离、运动的角度和运动的方向，并且第一偏移信息到第n偏移信息所记录的信息种类和数值均不确定，在更改预设的扫描路径500甚至更改分解取点后偏移信息也随之改变，因此电控扫描器200的偏移信息仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不能理解为对本发明的限制。

在记录电控扫描器200的偏移信息后，将无烧蚀作用的激光换成烧蚀激光，此时烧蚀激光照射到点Nn位置，反方向操控电控扫描器200，并且依次按照第n偏移信息、第n-1偏移信息、……、第二偏移信息和第一偏移信息的顺序操控电控扫描器200，可以理解的是，电控扫描器200偏移信息中的运动尺寸信息和运动角度信息均为数值信息，当按偏移信息中的运动尺寸信息和运动角度信息操控电控扫描器200，但是反方向操控电控扫描器200，即可使烧蚀激光按预设的扫描路径500的Nn端扫描至N0端。

随后再依次按照第一偏移信息、第二偏移信息、……、第n-1偏移信息、第n偏移信息的顺序正方向操控电控扫描器200，使烧蚀激光按预设的扫描路径500的N0端扫描至Nn端。

重复上述过程，烧蚀激光即按预设的扫描路径500运动扫描运动，在点N0到点Nn之间往复运动，烧蚀激光照射到靶材300的位置沿预设的扫描路径500移动，烧蚀激光可均匀扫射靶材300的被烧蚀面，避免烧蚀激光长时间烧蚀靶材300的同一位置造成靶材300损坏凹陷而使喷出的原子数量降低的情况出现，烧蚀激光照射在靶材300上产生的原子数量多、原子产生的速率稳定。

在本发明的一些实施例中，烧蚀激光在任意相邻的两个点之间的扫描所用时间相同或相近，烧蚀激光对预设的扫描路径500的各处的烧蚀时间相同，使得烧蚀激光在烧蚀靶材300的过程中，靶材300产生原子的速率稳定。

在本发明的一些实施例中，电控扫描器200为电控反射镜20，下面参考图1和图2描述本发明的装载离子的方法应用在电控扫描器200为电控反射镜20的离子装载系统1000的一个具体实施例的步骤。

其中，靶材300构造为圆柱形靶材300，靶材300的被烧蚀面构造为圆形，预设的扫描路径500为螺旋形。

首先将预设的扫描路径500按间隔相同分解成多个点，将扫描路径的一个端点记录为点N0，多个点沿扫描路径的延伸方向依次记录为点N1、点N2、……、直至扫描路径的另一个端点点Nn。

随后操控激光发生器100发出无烧蚀作用的激光，第一移动件2和第二移动件3带动电控反射镜20的反射镜本体1运动，以调整激光的射出方向，直至无烧蚀作用的激光照射到点N0的位置，然后操控第一移动件2和第二移动件3带动反射镜本体1运动，改变无烧蚀作用的激光射出的方向，直至无烧蚀作用的激光照射到相邻的点N1的位置，并且记录无烧蚀作用的激光照射在点N0的位置移动到点N1的位置的过程中，第一转轴22的第一转动角度信息和转动方向信息A1，以及第二转轴32的第一转动角度信息和转动方向信息B1；再通过操控第一移动件2和第二移动件3带动反射镜本体1运动，改变无烧蚀作用的激光射出的方向，直至无烧蚀作用的激光照射到相邻的点N2的位置，并且记录无烧蚀作用的激光照射在点N1的位置移动到点N2的位置的过程中，第一转轴22的第二转动角度信息和转动方向信息A2，以及第二转轴32的第二转动角度信息和转动方向信息B2；重复上述步骤，依次使无烧蚀作用的激光照射到点N3的位置、点N4的位置、……、点Nn-1的位置、直至点Nn的位置，并依次记录下第一转轴22的第三转动角度信息和转动方向信息A3，以及第二转轴32的第三转动角度信息和转动方向信息B3、第一转轴22的第四转动角度信息和转动方向信息A4，以及第二转轴32的第四转动角度信息和转动方向信息B4、……、第一转轴22的第n-1转动角度信息和转动方向信息An-1，以及第二转轴32的第n-1转动角度信息和转动方向信息Bn-1、第一转轴22的第n转动角度信息和转动方向信息An，以及第二转轴32的第n转动角度信息和转动方向信息Bn。

此时无烧蚀作用的激光照射到靶材300上的位置已经按预定的扫描路径移动，并且从端点点N0处运动至端点点Nn处，也记录了n条第一转轴22的转动角度信息和转动方向信息，以及n条第二转轴32的转动角度信息和转动方向信息，依照记录的信息依次控制第一移动件2和第二移动件3，即可复原激光照射到靶材300上的位置按预定的扫描路径移动的过程。

在记录第一移动件2和第二移动件3的偏转信息后，将无烧蚀作用的激光换成532nm脉冲激光，此时烧蚀激光照射在点Nn位置，接下来依次按照记录的信息控制第一移动件2和第二移动件3，但是第一转轴22和第二转轴32的转动角度依次按照记录的信息来操控，而第一转轴22和第二转轴32的转动方向按反记录的信息来操控。即依次按照-An操控第一转轴22以及按照-Bn操控第二转轴32、按照-(An-1)操控第一转轴22以及按照-(Bn-1)操控第二转轴32、……、按照-A2操控第一转轴22以及按照-B2操控第二转轴32、按照-A1操控第一转轴22以及按照-B1操控第二转轴32，使烧蚀激光按预设的扫描路径500的N点n端扫描至点N0端，并且烧蚀激光在任意相邻的两个点之间的扫描所用时间相同或相近。其中，‘-’表示转轴的转动方向与记录的转动方向相反。

此时烧蚀激光照射在点N0位置，依次按照A1操控第一转轴22以及按照B1操控第二转轴32、按照A2操控第一转轴22以及按照B2操控第二转轴32、……、按照An-1操控第一转轴22以及按照Bn-1操控第二转轴32、按照An操控第一转轴22以及按照Bn操控第二转轴32，使烧蚀激光按预设的扫描路径500的点N0端扫描至点Nn端，并且烧蚀激光在任意相邻的两个点之间的扫描所用时间相同或相近。

重复步骤，烧蚀激光按预定的扫描路径的点Nn端扫描至点N0端，并且按预定的扫描路径的点N0端扫描至点Nn端，烧蚀激光在任意相邻的两个点之间的扫描所用时间相同或相近，烧蚀激光可均匀扫射靶材300的被烧蚀面，烧蚀激光照射在靶材300上产生的原子数量多、原子产生的速率稳定。

在本发明的另一些实施例中，烧蚀激光可在预定的扫描路径中的任意两点之间往复循环，而并不一定要从点Nn端扫描至点N0端。

在本发明的另一些实施例中，烧蚀激光照射在分解的点处一段时间后，在靶材300被烧蚀形成较严重的凹陷之间，再移动至相邻的点处，烧蚀激光分别对多个点处进行烧蚀原子，烧蚀激光照射在任意点处所用时间相同或相近。

根据本发明实施例的离子装载系统1000的其他构成例如激光发生器100和离子阱400等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种离子装载系统，其特征在于，包括：

激光发生器，所述激光发生器适于发出激光；

电控扫描器，所述电控扫描器可使所述激光光路发生偏转，所述电控扫描器适于改变所述激光射出的方向；

靶材，所述靶材在所述激光的烧蚀下在烧蚀位置喷出原子；

离子阱，所述离子阱邻近所述靶材设置，适于收集所述靶材喷出的原子。

2.根据权利要求1所述的离子装载系统，其特征在于，所述电控扫描器包括：电控反射镜或电控位移台。

3.根据权利要求2所述的离子装载系统，其特征在于，所述电控反射镜包括：

反射镜本体；

第一移动件，所述第一移动件适于带动所述反射镜本体在第一方向上移动；

第二移动件，所述第二移动件适于带动所述反射镜本体在第二方向上移动。

4.根据权利要求3所述的离子装载系统，其特征在于，所述第一移动件适于带动所述反射镜本体在第一方向上转动，所述第二移动件适于带动所述反射镜本体在第二方向上转动，所述反射镜本体在第一方向的转动轴线在竖直方向上延伸，所述反射镜本体在第二方向上的转动轴线在水平方向上延伸。

5.根据权利要求4所述的离子装载系统，其特征在于，所述第一移动件包括：第一驱动件以及与所述第一驱动件相连的第一转轴，所述第一转轴与所述第二移动件相连；

所述第二移动件包括：第二驱动件以及与所述第二驱动件相连的第二转轴，所述第二转轴与所述反射镜本体相连。

6.根据权利要求5所述的离子装载系统，其特征在于，所述电控反射镜还包括：底座，所述第一转轴可转动地设置在所述底座上，所述第二移动件还包括：镜架，所述镜架上设置有所述反射镜本体，所述镜架上设置有所述第二驱动件，且所述第二转轴可转动地设置在所述镜架上。

7.根据权利要求6所述的离子装载系统，其特征在于，所述第二移动件还包括：配重块，所述配重块和所述第二驱动件之间的连线经过所述镜架的转动轴线。

8.根据权利要求5所述的离子装载系统，其特征在于，所述第一驱动件与所述第一转轴之间设置有第一减速件，所述第二驱动件与所述第二转轴之间设置有第二减速件。

9.一种装载离子的方法，所述装载离子的方法应用于权利要求1-8中任一项所述的离子装载系统，其特征在于，包括至少如下步骤：

S1、将预设的扫描路径按一定间隔分解成点；

S2、使用无烧蚀作用的激光对准预设的扫描路径的任一端端点N0，然后电控扫描器改变无烧蚀作用的激光的射出方向，直至激光对准相邻的点N1，记录此阶段电控扫描器使无烧蚀作用的激光从点N0移动至点N1的第一偏移信息；

S3、通过电控扫描器改变无烧蚀作用的激光的射出方向，直至激光对准相邻的点N2，记录此阶段电控扫描器使无烧蚀作用的激光从点N1移动至点N2的第二偏移信息；

S4、重复上述步骤，直至无烧蚀作用的激光对准预设的扫描路径的另一端端点Nn，记录此阶段电控扫描器使无烧蚀作用的激光从点Nn-1移动至点Nn的第n偏移信息；

S5、将无烧蚀作用的激光换成烧蚀激光，使电控扫描器反方向并按照第n偏移信息、第n-1偏移信息、……、第二偏移信息和第一偏移信息的顺序，从预设的扫描路径的Nn端扫描至N0端；

S6、使电控扫描器正方向并按照第一偏移信息、第二偏移信息、……、第n-1偏移信息、第n偏移信息的顺序，从预设的扫描路径的N0端扫描至Nn端；

S7、重复步骤S5和S6。

10.根据权利要求9所述的装载离子的方法，其特征在于，烧蚀激光在任意相邻的两个点之间的扫描所用时间相同或相近。

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