JPS62233800A - Atomic beam device - Google Patents

Atomic beam device

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Publication number
JPS62233800A
JPS62233800A JP7672686A JP7672686A JPS62233800A JP S62233800 A JPS62233800 A JP S62233800A JP 7672686 A JP7672686 A JP 7672686A JP 7672686 A JP7672686 A JP 7672686A JP S62233800 A JPS62233800 A JP S62233800A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
detector
magnet
amplifier
cesium
voltage conversion
Prior art date
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Pending
Application number
JP7672686A
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Japanese (ja)
Inventor
義文 中島
橋 利雄
千葉 一治
秀夫 住吉
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 原子ビーム装置であって、共鳴器の出力側に検知器を複
数個設けることにより出力信号のS/N比を向上させよ
うとするものである。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] This is an atomic beam device that attempts to improve the S/N ratio of an output signal by providing a plurality of detectors on the output side of a resonator.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、原子ビーム装置に関する。 The present invention relates to an atomic beam device.

原子ヒーム装置の一例としてセシウムビーム管(C,B
、T、)がある。例えば、第7図に示すように、電圧制
御型水晶発振器5、周波数逓倍器及び周波数合成器6、
変調器7、基準発振器9、周波数てい倍器8 、C,B
、T、 1 、選択AI’lP 2、位相比較器3、積
分器4から成る位相変調方式において、共鳴器に入力す
るマイクロ波の周波数とセシウム原子の遷移周波数に一
敗するよう制御Jがかかる。
An example of an atomic beam device is a cesium beam tube (C, B
,T,). For example, as shown in FIG. 7, a voltage controlled crystal oscillator 5, a frequency multiplier and a frequency synthesizer 6,
Modulator 7, reference oscillator 9, frequency multiplier 8, C, B
, T, 1, In the phase modulation method consisting of selection AI'lP 2, phase comparator 3, and integrator 4, control J is applied so that the frequency of the microwave input to the resonator and the transition frequency of cesium atoms are matched. .

本発明は、このように具体的にはセシウムビーム管に代
表される原子ビーム装置に関する。
The present invention thus specifically relates to an atomic beam device represented by a cesium beam tube.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の原子ビーム装置l°は、第5図に示すように、セ
シウム炉11゛ から真空中に飛び出したセシウム原子
のビームを、一点tti線の方向に、A[石12゛、共
鳴器16゛、B磁石13゛を通過させ、ビーム検知器1
7′ によりビーム電流として検出し、最後にこれを電
圧に変換して増幅器18゛で増幅し出力信号S°として
取り出すものであった。
As shown in Fig. 5, the conventional atomic beam device 1° sends a beam of cesium atoms ejected into vacuum from a cesium reactor 11° to a point A [stone 12°, resonator 16°] in the direction of the tti line. , B magnet 13゛, beam detector 1
7' detects the beam current, and finally converts it into a voltage, amplifies it with an amplifier 18', and takes it out as an output signal S°.

よ(知られているように、セシウム原子は2つのエネル
ギ準位を有し、それぞれが受ける力の向きは磁界の方向
によって異なる。この性質を利用し、炉11′から攬び
出した2つのエネルギ準位F−4,3のうちA磁石によ
ってF=4のみを選別し共鳴器16°にはいる。この時
共鳴器16′に人力したマイクロ波の周波数がセシウム
原子の遷移周波数と一致するとF=4の原子はF=3に
遷移する。このビームはB[石13゛ によりこのF=
3のみを選別し、ビーム検知器17’によって検出され
る。
(As is known, a cesium atom has two energy levels, and the direction of the force applied to each differs depending on the direction of the magnetic field.Using this property, the two energy levels extracted from the furnace 11' Among the energy levels F-4 and 3, only F=4 is selected by the A magnet and enters the resonator 16°.At this time, if the frequency of the microwave manually applied to the resonator 16' matches the transition frequency of the cesium atom. The atoms at F=4 transition to F=3.This beam is
3 are selected and detected by the beam detector 17'.

〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術はビーム検知器が1つだけしか設けられて
いない。
[Problems to be Solved by the Invention] The above-mentioned prior art is provided with only one beam detector.

ところが、B[石13゛ を通過するビームのうちで検
知器17′に入力するものは第6図に示すパターンを形
成する。
However, of the beams passing through the B stone 13', those that enter the detector 17' form the pattern shown in FIG.

この第6図の共鳴パターンにおいて雑音比はベース分I
sおよび抵抗の熱雑音によって定まるが、従来はこのI
Bが大きく、雑音成分が多いという問題点があった。こ
れは従来は、検知器が1つであるため、B磁石で選別さ
れる筈のないF=4が、ビームのコリメーションやビー
ム速度のtVで検知器17’ に入力されるからである
。即ち従来は、F=3とF=4を完全に分離できないた
めに、IBが増加し雑音が大きかった。
In the resonance pattern shown in Figure 6, the noise ratio is based on I
s and the thermal noise of the resistance, but conventionally this I
There was a problem that B was large and there were many noise components. This is because conventionally, since there is only one detector, F=4, which should not be selected by the B magnet, is input to the detector 17' due to beam collimation or beam velocity tV. That is, in the past, since F=3 and F=4 could not be completely separated, IB increased and noise was large.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の目的は、上記問題点を解決し出力信号のS/N
比を向上させることにある。
An object of the present invention is to solve the above problems and improve the S/N of the output signal.
The aim is to improve the ratio.

その手段は、第1図に示すように、B (ft石13゜
の出力側に、第1検知器I7と第2検知器工9との2つ
の検知器を設けると共にそれぞれに第1と第2の電圧変
換増幅器18.20を直列に接続し、その各出力信号3
1 、S2を差動増幅器21に入力せしめるようにした
ものである。
As shown in FIG. 2 voltage conversion amplifiers 18 and 20 are connected in series, and each output signal 3
1 and S2 are input to the differential amplifier 21.

[作 用〕 上記のとおり、本発明によれば相互に反対方向に曲げら
れた出力信号Sl とS2を差動増幅器に入力せしめる
ようにしたので、F−3の共鳴パターンに対しP=4の
共鳴パターンの差のパターンが得られ、それだけIFI
AMSEY が増加して出力信号のS/N比がが向上す
ることになる。
[Function] As described above, according to the present invention, the output signals Sl and S2 bent in opposite directions are input to the differential amplifier, so that the resonance pattern of P=4 is changed to the resonance pattern of F-3. A pattern with a difference in the resonance pattern is obtained, and the IFI increases accordingly.
AMSEY increases and the S/N ratio of the output signal improves.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を、実施例により添付図面を参照して説明
する。
The invention will now be explained by way of example with reference to the accompanying drawings.

第2図は、本発明の第1実施例の構成図である。FIG. 2 is a block diagram of the first embodiment of the present invention.

第2図はセシウムを対象とする原子ビーム装置lであっ
て、原子炉としてセシウム炉1 lXA磁石13、共鳴
器1G、8M1石13、第1検知器としてのフロップイ
ン検知器17、第21圧変換増幅器としてフロップイン
高抵抗電圧変換増幅器18、第2検知器としてフロップ
アウト検知器19、第21f圧変換増幅器としてフロッ
プアウト高抵抗電圧変換増幅器20、及び差動増幅器2
1を有する。
Fig. 2 shows an atomic beam device for cesium, including a cesium reactor 1, an XA magnet 13, a resonator 1G, an 8M stone 13, a flop-in detector 17 as a first detector, and a 21st pressure A flop-in high resistance voltage conversion amplifier 18 as a conversion amplifier, a flop-out detector 19 as a second detector, a flop-out high resistance voltage conversion amplifier 20 as a 21f voltage conversion amplifier, and a differential amplifier 2
1.

上記セシウム炉11は約100℃で加熱されセシウム原
子をビーム状に、一点鎖線で示すように、高真空中に放
出する。
The cesium furnace 11 is heated to about 100° C. and emits cesium atoms in a beam shape into a high vacuum as shown by the dashed line.

共鳴器6は、破線で一部を示すように、空洞共鳴器であ
り、電圧制御型の水晶発振器(図示省略)からの発振周
波数を合成することにより作られたマイクロ波の周波数
9.192M1rzが入力される。
The resonator 6 is a cavity resonator, as partially indicated by a broken line, and has a microwave frequency of 9.192M1rz, which is generated by combining oscillation frequencies from a voltage-controlled crystal oscillator (not shown). is input.

フロップイン検知器17はF=3の、フロップアウト検
知器19はF=4の、各セシウムビームを入力し熱線に
よりイオン化してビーム電流として検出する。
The flop-in detector 17 inputs a cesium beam of F=3, and the flop-out detector 19 inputs a cesium beam of F=4, which is ionized by a hot wire and detected as a beam current.

フロップイン、フロップアウト増幅2718.20は電
流−電圧変換型増幅器である。
The flop-in, flop-out amplifier 2718.20 is a current-to-voltage conversion type amplifier.

差IJJi1幅H21ハ、各増幅118.20+7)信
号Sl 。
Difference IJJi1 width H21c, each amplification 118.20+7) signal Sl.

S2を入力してその差を増幅して出力イS号Sを得る。S2 is input and the difference is amplified to obtain an output signal S.

以下、上記構成を存する第2図の装置の動作を説明する
The operation of the apparatus shown in FIG. 2 having the above configuration will be explained below.

先ず、セシウム炉IIから飛び出したビームばB磁石1
2.でエネルギ準位F=4のもののみ選別されて直進す
る。
First, the beam ejected from the cesium reactor II is the B magnet 1.
2. Only those with energy level F=4 are selected and travel straight.

次に共鳴器16の空洞間を通過する間に、9.192M
Hzのマイクロ波の照射を受けてマイクロ波の周波数が
セシウム原子の遷移周波数と一致するとF=3へ遷移す
る。
Then, while passing between the cavities of the resonator 16, 9.192M
When irradiated with Hz microwaves and the frequency of the microwaves matches the transition frequency of cesium atoms, a transition occurs to F=3.

F=3のビームは、B磁石13で曲げられてフロップイ
ン検知817へ、残存するF=4は反対側に曲げられて
フロップアウト検知器19へ、それぞれ入力される。
The beam of F=3 is bent by the B magnet 13 and input to the flop-in detector 817, and the remaining beam of F=4 is bent to the opposite side and input to the flop-out detector 19.

それぞれの検知器のビーム電流は各増幅器18゜20で
電圧に変換されかつ増幅され、得られた信号s、、s2
を差動増幅器21に入力させれば、その差の信号Sが得
られる。
The beam current of each detector is converted into a voltage and amplified in each amplifier 18, 20, and the resulting signal s, , s2
By inputting this into the differential amplifier 21, the difference signal S can be obtained.

第3図ば、本発明の第2実施例の構成図であり、第1実
施例と異なるのは、フロップイン、フロップアウト増幅
器18.20の内部構造を電流電圧変換形にした点にあ
る。
FIG. 3 is a block diagram of a second embodiment of the present invention, which differs from the first embodiment in that the internal structure of the flop-in/flop-out amplifiers 18 and 20 is of a current-voltage conversion type.

第1実施例、第2実施例のいずれによっても、フロップ
インの信号S1は第4図の一番左側のパターンに、フロ
ップアウトの信号S2のパターンは真中のように逆のパ
ターンとなり、差動増幅器を経由させれば一番右側のよ
うな差のパターンが出力され、その分lRAM5EY 
は大きくなる。
In both the first and second embodiments, the flop-in signal S1 has the leftmost pattern in FIG. If it goes through an amplifier, a difference pattern like the one on the far right will be output, and the RAM5EY will be
becomes larger.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上記のとおり、本発明によれば相互に反対方向に曲げら
れた出力信号S1とS2を差動増幅器に入力せしめるよ
うにしたので、F=3の共鳴パターンに対しF=4の共
鳴パターンの差のパターンが得られ、それだけIFIA
MSEYが大きくなりその結果S/Nが向上することに
なる。
As described above, according to the present invention, the output signals S1 and S2 bent in opposite directions are input to the differential amplifier, so that the difference between the resonance pattern of F=4 and the resonance pattern of F=3 is pattern is obtained, and the IFIA
MSEY increases, and as a result, the S/N improves.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の原理図、第2図は本発明の第1実施例
の構成図、第3図は本発明の第2実施例の構成図、第4
図は本発明の効果説明図、第5図は従来技術の構成図、
第6図は従来技術の効果説明図、第7図は産業上の利用
分野の説明図である。 1・・・原子ビーム装置、   11・・・原子炉、1
2・・・A磁石、       工3・・・B磁石、1
6・・・共鳴器、        17・・・第1検知
器、1日・・・第1電圧変換増幅器、 19・・・第2
検知器、20・・・第2電圧変換増幅器、 21・・・
差動増幅器。
Fig. 1 is a diagram of the principle of the present invention, Fig. 2 is a block diagram of the first embodiment of the present invention, Fig. 3 is a block diagram of the second embodiment of the present invention, and Fig. 4 is a block diagram of the second embodiment of the present invention.
The figure is an explanatory diagram of the effect of the present invention, FIG. 5 is a configuration diagram of the prior art,
FIG. 6 is an explanatory diagram of the effect of the prior art, and FIG. 7 is an explanatory diagram of the industrial application field. 1... Atomic beam device, 11... Nuclear reactor, 1
2...A magnet, work 3...B magnet, 1
6... Resonator, 17... First detector, 1st... First voltage conversion amplifier, 19... Second
Detector, 20... Second voltage conversion amplifier, 21...
Differential amplifier.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 2つのエネルギ準位をもつ原子がその原子炉(11)か
らビーム状に放出され、該原子ビームが、A磁石(12
)とB磁石(13)及びその間に配置した共鳴器(16
)を通過した後所定の出力信号が得られるようにした原
子ビーム装置において、上記B磁石(13)の出力側に
、2つのエネルギ準位の原子ビームをそれぞれ電流とし
て検知する第1検知器(17)、第2検知器(19)及
びこれらに直列に接続して各ビーム電流を電圧に変換し
て増幅する第1電圧変換増幅器(18)、第2電圧変換
増幅器(20)を設け、 更に該2つの電圧変換増幅器(18、20)の出力の差
を入力して増幅する差動増幅器(21)を設けたことを
特徴とする原子ビーム装置。
[Claims] Atoms having two energy levels are emitted from the nuclear reactor (11) in the form of a beam, and the atomic beam is connected to the A magnet (12).
) and B magnet (13) and the resonator (16) placed between them.
), in which a first detector () is provided on the output side of the B magnet (13) to detect the atomic beams at two energy levels as currents, respectively. 17), a second detector (19), and a first voltage conversion amplifier (18) and a second voltage conversion amplifier (20) connected in series to these to convert and amplify each beam current into voltage, and further An atomic beam device characterized in that it is provided with a differential amplifier (21) that inputs and amplifies the difference between the outputs of the two voltage conversion amplifiers (18, 20).
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