[其他]小型內真空可調式銫束管

在審

• 申請號: 101986000001729
• 申請日: 1986-03-19
• 公開（公告）號: CN86101729B
• 公開（公告）日: 1988-10-12
• 發明（設計）人: 成貽桂
• 申請（專利權）人: 電子工業部第二十七研究所
• 代理公司: 電子工業部專利服務中心
• 代理人: 徐嫻

本發明涉及一種適用于高精度頻率和時間標準的頻率鑒別裝置。一種小型內真空可調式銫束管，它是銫原子頻標的核心裝置。銫原子頻標被廣泛地用于導航、守時、時間統一系統和高精度頻率校準系統。該裝置的特點是只對銫束通道采取密封的內真空形式，其真空容積小，各部件分別組裝、分別固定，部件間用軟件連接。該裝置結構緊湊、成本低：部件位置可調整，以保證最佳光學配置；便于排氣和保持超高真空條件。

本發明涉及一種適用于高精度頻率和時間標準的頻率鑒別裝置，一種小型內真空可調式銫束管，銫束管是銫原子頻標的核心裝置，它被廣泛用于導航、守時、時間統一系統和高精度頻率校準系統。

原子束管是一種頻率鑒別裝置，它的工作原理是利用原子超精細能級之間的躍遷頻率，校準并控制晶體振蕩器的頻率，用它作為頻率標準的信號源。利用銫原子的原子束管-銫束管由以下主要部分組成：作為銫原子束發生器的銫爐[1]、第一選態磁鐵-A磁鐵[3]、第二選態磁鐵-B磁鐵[5]、作為高頻傳輸部分的諧振腔[4]、均勻弱磁場-C場線圈及屏蔽[6]、撿測器[7]。銫束管的工作程序為：銫原子在溫度約80-100℃狀態下，由銫爐蒸發出來，經過位于銫爐爐口的準直器形成銫原子束，銫原子束經過A磁鐵[3]選態后，射入諧振腔[4]，在其中受到均勻弱磁場（由C場線圈產生的磁場）和微波場的作用，銫原子發生超精細能級之間的躍遷，然后經過B磁鐵[5]選態，選出發生過躍遷的銫原子，最后銫原子束聚焦到檢測器[7]中處于高溫狀態的金屬帶上，檢測器[7]將銫原子離化，再經離子透鏡系統將離子束引向電子倍增器，經放大后被引出作為頻標系統的控制信號。在銫束管中，銫原子發射、躍遷、聚焦的過程都需在至少達10^-8乇的超高真空條件下進行，為保證銫束的正常偏轉需要特定的光學配置，因此，零部件的機械對準和超高真空條件是保證銫束管性能的關鍵，這兩方面稍有偏差都會降低頻率標準的精確度，銫束管的零部件必須位置準確、固定牢靠，經機械沖擊和溫度變化后，各部件還能保持精確的機械對準。為獲得最佳光學配置，達到機械對準，有兩種方法，一種是經精確計算，各部件的加工組裝都按計算結果進行按排，但機械加工存在誤差，高精度必然提高加工難度，會使加工合格率降低，成本提高;另種方法是使各部件位置可調，以求獲得最佳效果。國內外在銫標研制工作中，曾作過多方努力，目的在于獲得最佳光學配置。美國專利4，354，108，名稱為：原子束裝置，該裝置包括原子束發生器、第一、二選態磁鐵、作為高頻傳輸部分的諧振腔及撿測器，它們依次安裝在處于真空腔中的原子束通道上，采取只對原子束通道密封的內真空形式，諧振腔為一實體結構，第一、二選態磁鐵部分通過金屬園柱固定在該實體結構上，調節每個金屬園柱可使磁鐵部分得到微量的平行移動，正體性能主要取決于零件的加工精度和部件間相對位置的準確程度，因此，對零部件要求較高，該裝置在真空條件下校直原子束通道較困難。

本發明的目的在于提供一種加工成本低、結構緊湊，便于排氣和保持超高真空條件、零部件位置便于調節和更換的小型內真空可調式銫束管。

本發明的內容：對銫束管也采取局部密封形式，即只對銫束通道密封的內真空形式，銫束通道是指銫束經過的空間，它從銫爐[1]開始，通過A磁鐵[3]的磁隙、諧振腔[4]上的通管[9]、B磁鐵[5]的磁隙，到檢測器[7]，在保證銫束通道密封的情況下，使真空容積盡可能小，所有部件的附屬部分都放置于真空室外。銫爐[1]、A磁鐵[3]、諧振腔[4]、B磁鐵[5]和檢測器[7]之間利用便于調節部件位置的軟件連接，連接處采取焊封方式密封，該裝置的真空容積大大小于同種結構全密封形式的真空容積：以上部件分段組裝并分別固定在導板[10]上，諧振腔[4]作成實體結構，C場線圈和屏蔽[6]附裝在該實體結構上，由于各部件之間采取軟件連接，部件間的相對位置可適當調節，銫爐[1]與A磁鐵[3]之間、檢測器[7]與B磁鐵[5]之間的軟件為波紋管[2]，它的側面呈可伸縮的波紋狀，所以，銫爐[1]和檢測器[7]可作橫向調節;諧振腔[4]與A磁鐵[3]、B磁鐵[5]之間的軟件為波盤[8]，它的盤面上帶有折皺，所以，A磁鐵[3]和B磁鐵[5]可作適當扭動調節;部件可在偏離中心±5mm的范圍內調節。

本發明的優點如下：

由于部件之間采用便于調節位置的軟件連接，部件可在偏離中心±5mm范圍內調節，這可在不影響真空室的真空度的情況下，將銫束通道調節到最佳光學配置;調節方便。