CN216956326U - 一种小型化serf原子磁力仪探头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种小型化SERF原子磁力仪探头，包括探头基座和安装在探头基座上的原子磁力仪组件；探头基座包括安装底板和安装底板上的探头安装腔，探头安装腔内可拆卸安装有原子气室；安装底板上还一体成型有激光器安装腔、准直镜安装腔、偏振波片安装腔、第一光束通道、第二光束通道和光电探测器安装腔；第一光束通道和第二光束通道分别设置在两通光孔侧，两通光孔上分别设置有第一反射棱镜和第二反射棱镜，第一反射棱镜和第二反射棱镜分别置于第一光束通道的末端和第二光束通道的始端；本实用新型的小型化SERF原子磁力仪探头，结构简单，尺寸小，使用移动方便快捷，且检测灵敏度高，满足多行业或多场景的使用需求。
Description
技术领域
本实用新型属于电磁探测技术领域，更具体的说涉及一种小型化SERF原子磁力仪探头。
背景技术
在现代科技日新月异发展中，磁探测技术在医学(如脑磁图和心磁图等)、军事(如地磁导航等)、地球物理(如探矿等)、工业检测等领域等都有着十分广泛且重要的应用。而现有的磁探测技术，有些轻便、廉价，但灵敏度不足(如霍尔传感器)；有的灵敏度高，但却体积庞大，系统复杂，检测条件苛刻，且不能移动，设备昂贵、功耗大(如磁共振成像和核磁共振波谱法等)，均存在一些使用受限的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种小型化SERF原子磁力仪探头，结构简单，尺寸小，使用移动方便快捷，且检测灵敏度高，满足多行业或多场景的使用需求。
本实用新型技术方案一种小型化SERF原子磁力仪探头，包括探头外壳下盖、固定于所述探头外壳下盖内的探头基座、安装在所述探头基座上的原子磁力仪组件和盖设在所述探头外壳下盖上方的探头外壳上盖；
所述探头基座包括安装底板和一体成型于所述安装底板上的探头安装腔，所述探头安装腔内可拆卸安装有原子气室，所述探头安装腔上朝向原子气室的两通光面的侧面上分别设置有通光孔；所述安装底板上还一体成型有激光器安装腔、准直镜安装腔、偏振波片安装腔、第一光束通道、第二光束通道和光电探测器安装腔；所述第一光束通道和第二光束通道分别设置在两通光孔侧，两所述通光孔上分别设置有第一反射棱镜和第二反射棱镜，所述第一反射棱镜和第二反射棱镜分别置于第一光束通道的末端和第二光束通道的始端。
优选地，所述原子磁力仪组件包括依次设置的激光器、准直透镜、1/4波片和光电探测器，所述激光器、准直透镜和1/4波片设置在所述第一反射棱镜前端，所述光电探测器设在第二反射棱镜后部；
所述激光器安装腔、准直镜安装腔、偏振波片安装腔和电探测器安装腔尺寸与激光器、准直透镜、1/4波片和光电探测器尺寸相适应。
优选地，所述原子气室固定在所述探头安装腔内，激光器发出的激光光束穿过原子气室的中心；所述原子气室顶部贴合有无磁加热片，所述无磁加热片下端贴合有热敏电阻，所述探头安装腔上设置有探头内盖，所述探头内盖盖设在无磁加热片上方；所述探头安装腔外部覆盖贴合有亥姆霍兹线圈，所述亥姆霍兹线圈延伸出探头安装腔并连接有线缆转接模块。
优选地，所述线缆转接模块包括线缆转接头，所述线缆转接头可拆卸固定在所述探头外壳下盖上，所述光电探测器和激光器均与线缆转接模块信号导通。
优选地，所述亥姆霍兹线圈主要由软质PCB板内部嵌合铜线绕制线圈组成，所述线圈包括6组，分别置于探头安装腔的六个面上。
本实用新型技术方案的一种小型化SERF原子磁力仪探头的有益效果是：通过设置一体成型的探头基座，在探头基座上按照原子磁力仪组件各个部件的尺寸和结构设置相应的安装腔，便于对原子磁力仪组件中各个部件进行直接安装，简化安装结构，降低整体设备的尺寸，实现小型化。
附图说明
图1为本技术方案的一种小型化SERF原子磁力仪探头外部结构示意图，
图2为本技术方案的一种小型化SERF原子磁力仪探头内部结构示意图，
图3为图1的剖视图，
图4为图2的俯视图，其中探头内盖未画出，
图5为探头基座结构示意图，
图6为亥姆霍兹线圈展开示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本实用新型技术方案，现结合说明书附图对本实用新型技术方案做进一步的说明。
首先，在阐述本实用新型的具体内容之前,定义本技术方案中所使用的术语如下:术语“SERF”是指:Spin-Exchange Relaxation-Free,无自旋交换碰撞弛豫。
如图1、图3和图3所示，本实用新型技术方案一种小型化SERF原子磁力仪探头，包括探头外壳下盖1、固定于所述探头外壳下盖1内的探头基座4、安装在所述探头基座4上的原子磁力仪组件和盖设在所述探头外壳下盖1上方的探头外壳上盖2。
如图4和图5所示，本技术方案中，所述探头基座4包括安装底板41和一体成型于所述安装底板41上的探头安装腔5。所述探头安装腔5内可拆卸安装有原子气室6。所述探头安装腔5上朝向原子气室6的两通光面的侧面上分别设置有通光孔18/19。所述安装底板41上还一体成型有激光器安装腔12、准直镜安装腔13、偏振波片安装腔14、第一光束通道15、第二光束通道16和光电探测器安装腔17。所述第一光束通道15和第二光束通道16分别设置在两通光孔18/19侧。两所述通光孔18/19上分别设置有第一反射棱镜7和第二反射棱镜8，所述第一反射棱镜7和第二反射棱镜8分别置于第一光束通道15的末端和第二光束通道16的始端。
基于上述技术方案，通过设置探头基座4，实现原子磁力仪组件的安装，在探头基座4上设置与原子磁力仪组件中各个部件相适应的安装腔，便于原子磁力仪组件中各个部件的安装和固定，便于对原子磁力仪组件中各个部件进行直接安装，简化安装结构，降低整体设备的尺寸，缩小了探头的整体体积，实现小型化。
上述技术方案中，探头基座4中通过各个安装腔，便于对原子气室6进行保温，便于对各个光学器件进行密封连接，避免出现光泄露造成检测不准确的问题。
本技术方案中，如图4和图5所示，所述原子磁力仪组件包括依次设置的激光器11、准直透镜10、1/4波片9和光电探测器12。所述激光器11、准直透镜10和1/4波片9设置在所述第一反射棱镜前端8，所述光电探测器12设在第二反射棱镜9后部。
上述技术方案中，原子磁力仪组件的工作原理和过程为：精确调谐的半导体激光器11发出的激光通过准直透镜10、1/4波片9校准后，通过第一反射棱镜前端8将激光通过如含有铷原子的原子气室6，再通过第二反射棱镜9，激光被光电探测器12探测到。当背景磁场为零时，铷原子变的几乎透明，当在垂直于光路的方向施加磁场时，基于光与原子的相互作用现象，使铷原子吸收更多的光，光电探测器12检测到透明度的变化，并获得与通过原子气室6光强成正比的电信号，通过这种方式将磁信号转变为光电探测器12的电信号，从而检测出磁场强度大小。原子磁力仪磁场检测灵敏度最高可以达到15fT/HZ1/2以下。
如图4和图5所示，本技术方案中所述激光器安装腔12、准直镜安装腔13、偏振波片安装腔14和电探测器安装腔17尺寸与激光器11、准直透镜10、1/4波片9和光电探测器12尺寸相适应。本技术方案的设置，便于各个光学器件等的快速安装，安装快速可靠。在安装中，以探头安装腔5的底面为基准面，为定位面，激光器11、准直透镜10、1/4波片9和光电探测器12在安装时均以基准面为基础进行安装，然后通过胶合固定，保证光路的准直。
如图3所示，本技术方案中，所述原子气室6固定在所述探头安装腔5内，激光器11发出的激光光束穿过原子气室6的中心；所述原子气室6顶部贴合有无磁加热片20，所述无磁加热片20下端贴合有热敏电阻21，利用无磁加热片20对原子气室6进行加热，探头安装腔5实现保温。所述探头安装腔5上设置有探头内盖51，所述探头内盖51盖设在无磁加热片20上方。所述探头安装腔5外部覆盖贴合有亥姆霍兹线圈22，所述亥姆霍兹线圈22延伸出探头安装腔5并连接有线缆转接模块3。所述亥姆霍兹线圈22主要由软质PCB板内部嵌合铜线绕制线圈组成，所述线圈包括6组，分别置于探头安装腔的六个面上，其展开示意图如图6所示。6组线圈通电产生磁场，主要是为了提供X、Y、Z三个方向的补偿磁场；Y、Z方向的校准磁场；Y、Z方向的调制磁场，且确保每面线圈中心与原子气室中心重合。在软质PCB板上有制作定位孔，在探头内盖51和探头基座4的上预制突出的定位点，将定位孔和定位点一一对应，方便线圈在探头内盖与探头基座上贴合时定位找正，确保每面线圈中心与原子气室中心重合，保证X、Y、Z上述磁场方向位置准确。
本技术方案中，所述线缆转接模块3包括线缆转接头，所述线缆转接头可拆卸固定在所述探头外壳下盖1上，所述光电探测器12和激光器11均与线缆转接模块3信号导通。
本实用新型技术方案在上面结合附图对实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种小型化SERF原子磁力仪探头，其特征在于，包括探头外壳下盖、固定于所述探头外壳下盖内的探头基座、安装在所述探头基座上的原子磁力仪组件和盖设在所述探头外壳下盖上方的探头外壳上盖；
所述探头基座包括安装底板和一体成型于所述安装底板上的探头安装腔，所述探头安装腔内可拆卸安装有原子气室，所述探头安装腔上朝向原子气室的两通光面的侧面上分别设置有通光孔；所述安装底板上还一体成型有激光器安装腔、准直镜安装腔、偏振波片安装腔、第一光束通道、第二光束通道和光电探测器安装腔；所述第一光束通道和第二光束通道分别设置在两通光孔侧，两所述通光孔上分别设置有第一反射棱镜和第二反射棱镜，所述第一反射棱镜和第二反射棱镜分别置于第一光束通道的末端和第二光束通道的始端。
2.根据权利要求1所述的一种小型化SERF原子磁力仪探头，其特征在于，所述原子磁力仪组件包括依次设置的激光器、准直透镜、1/4波片和光电探测器，所述激光器、准直透镜和1/4波片设置在所述第一反射棱镜前端，所述光电探测器设在第二反射棱镜后部；
所述激光器安装腔、准直镜安装腔、偏振波片安装腔和电探测器安装腔尺寸与激光器、准直透镜、1/4波片和光电探测器尺寸相适应。
3.根据权利要求1所述的一种小型化SERF原子磁力仪探头，其特征在于，所述原子气室固定在所述探头安装腔内，激光器发出的激光光束穿过原子气室的中心；所述原子气室顶部贴合有无磁加热片，所述无磁加热片下端贴合有热敏电阻，所述探头安装腔上设置有探头内盖，所述探头内盖盖设在无磁加热片上方；所述探头安装腔外部覆盖贴合有亥姆霍兹线圈，所述亥姆霍兹线圈延伸出探头安装腔并连接有线缆转接模块。
4.根据权利要求3所述的一种小型化SERF原子磁力仪探头，其特征在于，所述线缆转接模块包括线缆转接头，所述线缆转接头可拆卸固定在所述探头外壳下盖上，所述光电探测器和激光器均与线缆转接模块信号导通。
5.根据权利要求3所述的一种小型化SERF原子磁力仪探头，其特征在于，所述亥姆霍兹线圈主要由软质PCB板内部嵌合铜线绕制线圈组成，所述线圈包括6组，分别置于探头安装腔的六个面上。
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