RU2701462C1 - Прерыватель атомного пучка - Google Patents
Прерыватель атомного пучка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2701462C1 RU2701462C1 RU2018141435A RU2018141435A RU2701462C1 RU 2701462 C1 RU2701462 C1 RU 2701462C1 RU 2018141435 A RU2018141435 A RU 2018141435A RU 2018141435 A RU2018141435 A RU 2018141435A RU 2701462 C1 RU2701462 C1 RU 2701462C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- atomic beam
- vacuum
- motor
- shutter
- diaphragm
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
- G21K1/02—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
- G21K1/04—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators using variable diaphragms, shutters, choppers
- G21K1/043—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators using variable diaphragms, shutters, choppers changing time structure of beams by mechanical means, e.g. choppers, spinning filter wheels
Abstract
Предлагаемое изобретение относится к области квантовой электроники, устройствам для получения управляемого прерывания атомного пучка с регулировкой его интенсивности, и может быть использовано в атомно-лучевых стандартах частоты с пучками, например, стронция, рубидия или цезия. Изобретение представляет собой прерыватель атомного пучка, содержащий вращающуюся заслонку, один конец которой соединен с двигателем для определения положения заслонки, отличающийся тем, что заслонка, выполнена в виде двух параллельных лопастей, к которой через вакуумный ввод присоединено вакуумное крепление с диафрагмой для ввода атомного пучка, с другой стороны вакуумный ввод соединен с шаговым двигателем с датчиком положения и цифровой обратной связью. Предлагаемое изобретение повышает быстродействие открытия/закрытия и контролируемости потока атомов в атомном пучке. 4 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области квантовой электроники, устройствам для получения управляемого прерывания атомного пучка с регулировкой его интенсивности, и может быть использовано в атомно-лучевых стандартах частоты с пучками, например, стронция, рубидия или цезия.
Принцип действия прерывателя атомного пучка (ПП) основывается на согласованном действии помещенных внутрь вакуумной системы, диафрагмы, через которую пролетает атомный пучок и за заслонки, обеспечивающей перекрытие сечения диафрагмы. Заслонка приводится в движение механическим, электрическим или магнитным приводом.
В оптических стандартах частоты на сегодняшний день существуют два основных сдвига, которые вносят наибольший вклад в неопределенность, например, стронциевых стандартов - это столкновительный сдвиг и тепловой сдвиг.
Процесс, который позволяет получить некоторое количество атомов в оптической решетке в оптических и атомно-лучевых стандартах частоты, начинается с образования потока испаряемого вещества путем нагрева в условиях высокого вакуума, до температуры, при которой давление насыщенного пара вещества в несколько раз выше, чем давление остаточных газов. Пары металла проходят через коллимирующую сборку, вакуумную заслонку или затвор, замедлитель Зеемана в зону захвата в вакуумной камере. Суть метода загрузки атомов в оптическую решетку или магнитооптическую ловушку заключается в покадровости, когда шаги подготовки атомов до получения определенного состояния являются дискретными. Характерное время использования атомного пучка составляет 100-200 мс, время закрытия/открытия прерывателя, т.е. перехода от нулевого количества атомов к максимальному, составляет 15-30 мс. Лазерные пучки для каждого шага получения определенных состояний атомов с пониженной линейной скоростью создаются механическими не вакуумными прерывателями в различных комбинациях. А атомный пучок после стадии накопления в магнитооптической ловушке прерывается высокоскоростным механическим вакуумным ПП. Также при прерывании пучка, можно контролировать интенсивность потока атомов, путем частичного открытия ПП. Данное преимущество может быть достигнуто использованием высокоскоростного шагового двигателя с датчиком угла поворота с высоким разрешением (энкодером) и устройством способным передавать крутящий момент на вал с заслонкой в вакуумную систему.
Необходимость применения ПП заключается в том, что атомный пучок, с большой вероятностью сталкиваясь с захваченными атомами, выбивает часть атомов из ловушки и вызывает неопределенность в определении частоты в оставшихся атомах, тем самым влияя на резонансный переход стандартов частоты в целом. ПП помещается во внутреннее пространство вакуумной трубы между нагревательными элементами и замедлителем Зеемана для того, чтобы блокировать атомный пучок и, что важно отметить, компоненту теплового излучения от нагревательных элементов.
Известен ПП (Patent No: US 5,083,744, Date of Patent: Jan. 28, 1992), содержащий трубчатую заслонку, механически соединенную с валом, который соединен с ротором бесщеточного двигателя постоянного тока, который магнитным образом соединен со статором двигателя постоянного тока, двигатель постоянного тока подсоединен к блоку питания, блок питания обеспечивает контроль силового сигнала, который определяет два положения трубчатой заслонки.
Однако в указанном ПП используется двигатель постоянного тока без обратной связи, который не позволяет обеспечить контроль положения заслонки, т.е. ее частичного открытия, обеспечивая два положения открытое и закрытое, как следствие, высокие ударные вибрационные нагрузки, а также отсутствует возможность герметизировать конструкцию для использования в условиях сверхглубокого вакуума, что делает конструкцию непригодной для использования в оптических и атомно-лучевых стандартах частоты.
Кроме того, известно КСЧ (Patent No: US 7,302,043 В2, Date of Patent: Nov. 27, 2007), являющееся прототипом предлагаемого изобретения и содержащий многощелевую заслонку, механически соединенную с валом, который соединен с ротором бесщеточного двигателя постоянного тока, который магнитным образом соединен со статором двигателя постоянного тока, ротор соединен с оптическим датчиком положения (открыто-закрыто), двигатель постоянного тока подсоединен к блоку питания, блок питания обеспечивает контроль силового сигнала, который определяет два положения многощелевой заслонки.
Однако в указанном устройстве используется двигатель постоянного тока с обеспечением контроля всего двух положений (открыто-закрыто) посредством оптического одноэлементного датчика, и не предусматривает контроля промежуточного положения, как следствие, высокие скорости переключения приводят к высоким вибрационным нагрузкам, также конструкция не предусматривает возможность герметизации для использования в условиях сверхглубокого вакуума, что делает конструкцию непригодной для использования в оптических и атомно-лучевых стандартах частоты.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение быстродействия открытия/закрытия и контролируемости потока атомов в атомном пучке.
Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве ПП, содержащего многощелевую заслонку, один конец которой соединен с валом двигателя механически соединенной с валом, который соединен с ротором бесщеточного двигателя постоянного тока, который магнитным образом соединен со статором двигателя постоянного тока, ротор соединен с оптическим датчиком положения (открыто-закрыто), двигатель постоянного тока подсоединен к блоку питания, блок питания обеспечивает контроль силового сигнала, который определяет два положения многощелевой заслонки, заключающееся в том, что в него введены двухлопастная заслонка, вакуумное крепление, диафрагма, вакуумный ввод, шаговый двигатель с обратной связью при том, диафрагма соединена с вакуумным креплением, вакуумное крепление соединено с вакуумным вводом, двухлопастная заслонка соединяется с валом, который соединен с вакуумным креплением, вакуумный ввод соединен с шаговым двигателем с обратной связью.
Изобретение поясняется чертежами. На Фиг. 1 приведен эскизный чертеж вращающейся заслонки ПП, на Фиг. 2 приведен эскизный чертеж крепления с диафрагмой и заслонкой ПП в вакуумной системе, на Фиг. 3 приведен эскизный чертеж крепления заслонки к вакуумному вводу и шаговому электродвигателю, на Фиг. 4 (помещается в реферат) приведен эскизный чертеж ПП в сборе.
ПП (Фиг. 1) содержит: 1 - вращающуюся двухлопастную заслонку.
ПП (Фиг. 2) содержит: 1 - вращающуюся заслонку, 2 - крепление в вакуумной системе заслонки и диафрагмы, 3 - диафрагму атомного пучка,
ПП (Фиг. 3) содержит: 1 - вращающуюся заслонку, 4 - вакуумный ввод, 5 - шаговый электродвигатель,
ПП (Фиг. 4) содержит: 1 - вращающуюся заслонку, 2 - крепление в вакуумной системе заслонки и диафрагмы, 3 - диафрагму атомного пучка, 4 -вакуумный ввод, 5 - шаговый электродвигатель, 6 - вход атомного пучка (вход), 7 - выход атомного пучка (выход),
При этом одна сторона двухлопастной заслонки 1 соединена с вакуумным креплением 2, через вакуумный ввод 4, к вакуумному креплению 2 присоединяется диафрагма 3, а к вакуумному вводу 4 присоединен шаговый электродвигатель 5.
Двухлопастная заслонка 1 может быть выполнена из нержавеющей стали или сплава алюминия, или титана, вакуумное крепление 2 может представлять собой куб, типа Ideal Vacuum Р104786, из нержавеющей стали с прорезями под фланцы трубы нагревательных элементов или трубы замедлителя Зеемана (CF16 или CF40), диафрагма 3 может быть выполнена из нержавеющей стали или титана так, чтобы плотно входить в отверстие вакуумного крепления 3, вакуумный ввод 4 может представлять собой статор и ротор с вакуумноплотной магнитной жидкостью типа MD16A, как шаговый двигатель 5 можно использовать двигатель MD16NISES1X000Z с драйвером MSMC1-HL1-JS-240.
Устройство работает следующим образом, атомный пучок пролетая диафрагму 3 попадает на лопасти вращающейся заслонки 1, положения заслонки выбираются в зависимости от необходимого потока атомов, заслонка 1, приводится в движение ваккумным вводом, который соединен с шаговым двигателем 5.
Таким образом, посредством применения ПП с двухлопастной вращающейся заслонкой за счет перекрытия отверстия диафрагмы с двух сторон двумя лопастями за один поворот в два раза уменьшается время полного закрытия/открытия отверстия диафрагмы, за счет шагового двигателя с энкодером и вакуумным вводом обеспечивается возможность поворота двухлопастной заслонки на определенный свободно задаваемый угол при работе в условиях сверхглубокого вакуума и, тем самым, обеспечивается повышение быстродействия и контролируемости потока атомов в атомном пучке и уменьшение неопределенности оптических и атомно-лучевых стандартов частоты.
Claims (1)
- Прерыватель атомного пучка, содержащий вращающуюся заслонку, один конец которой соединен с двигателем для определения положения заслонки, отличающийся тем, что заслонка выполнена в виде двух параллельных лопастей, к которой через вакуумный ввод присоединено вакуумное крепление с диафрагмой для ввода атомного пучка, с другой стороны вакуумный ввод соединен с шаговым двигателем с датчиком положения и цифровой обратной связью.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018141435A RU2701462C1 (ru) | 2018-11-26 | 2018-11-26 | Прерыватель атомного пучка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018141435A RU2701462C1 (ru) | 2018-11-26 | 2018-11-26 | Прерыватель атомного пучка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2701462C1 true RU2701462C1 (ru) | 2019-09-26 |
Family
ID=68063405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018141435A RU2701462C1 (ru) | 2018-11-26 | 2018-11-26 | Прерыватель атомного пучка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2701462C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3338580A1 (de) * | 1983-10-24 | 1985-05-02 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., 3400 Göttingen | Verschlussvorrichtung fuer eine zum einfuehren eines geraetes dienende oeffnung eines vakuumgefaesses |
US5083744A (en) * | 1991-03-08 | 1992-01-28 | Morotta Scientific Controls, Inc. | Motor-operated valve |
US20060067476A1 (en) * | 2004-07-27 | 2006-03-30 | Jmar Research, Inc. | Rotating shutter for laser-produced plasma debris mitigation |
RU2010130314A (ru) * | 2007-12-21 | 2012-01-27 | Конинклейке Филипс Электроникс, Н.В. (Nl) | Коллиматор для сквозного сканирования |
-
2018
- 2018-11-26 RU RU2018141435A patent/RU2701462C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3338580A1 (de) * | 1983-10-24 | 1985-05-02 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., 3400 Göttingen | Verschlussvorrichtung fuer eine zum einfuehren eines geraetes dienende oeffnung eines vakuumgefaesses |
US5083744A (en) * | 1991-03-08 | 1992-01-28 | Morotta Scientific Controls, Inc. | Motor-operated valve |
US20060067476A1 (en) * | 2004-07-27 | 2006-03-30 | Jmar Research, Inc. | Rotating shutter for laser-produced plasma debris mitigation |
RU2010130314A (ru) * | 2007-12-21 | 2012-01-27 | Конинклейке Филипс Электроникс, Н.В. (Nl) | Коллиматор для сквозного сканирования |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2701462C1 (ru) | Прерыватель атомного пучка | |
UA112673C2 (uk) | Двигун на ефекті холла | |
SE535996C2 (sv) | Partikelaccelerator med elektromekanisk motor samt förfarande för drift av partikelaccelerator | |
US10153060B2 (en) | Beam shutter, in particular for X-rays | |
US20130213797A1 (en) | Rotation Plus Vibration Magnet for Magnetron Sputtering Apparatus | |
JP2017534805A (ja) | 空調用コンプレッサ向けの電気制御弁 | |
TWI572116B (zh) | 電動馬達或發電機中使用之轉子與定子總成 | |
Pischalnikov et al. | Reliability of the LCLS II SRF cavity tuner | |
US6935611B2 (en) | Motor control device for flow control device | |
Kim et al. | Atom shutter using bender piezoactuator | |
CN112787557B (zh) | 步进电机的驱动方法、系统及存储介质 | |
Sankar et al. | Ion dynamics of a laser produced aluminium plasma at different ambient pressures | |
Graeff et al. | HARWI—A hard x‐ray wiggler beam at DORIS | |
RU2657013C1 (ru) | УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ГЕРМЕТИЧНЫЙ ОБЪЁМ (варианты) | |
KR20210114424A (ko) | 액추에이터 | |
Andreev et al. | Study of the development of relativistic plasma bunches in a long mirror trap by optical and X-ray imaging and numerical simulations | |
US9831754B2 (en) | Miniature mechanical shutter | |
CN112666624B (zh) | 量子绝对重力仪 | |
JP2522222B2 (ja) | 静電加速器 | |
KR101371520B1 (ko) | 초음파 모터를 이용한 고자장 환경에서의 셔터 제어 장치 | |
Hutchinson | Description and design for a remote‐controlled glass–Teflon high‐vacuum stopcock | |
JP2002141200A (ja) | 電子線装置 | |
Mazurenko et al. | An electrodynamic pulsed valve for molecular beams | |
RU2564090C2 (ru) | Устройство для вывода ускоренных электронов из авторезонансного ускорителя | |
Mishin et al. | Resonant Ionization Laser Ion Source (RILIS) With Improved Selectivity Achieved By Ion Pulse Compression Using In‐Source Time‐of‐flight Technique |