[實用新型]光頻標離子熒光的探測裝置

有效

• 申請號: 201120481834.0
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN202583067U
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 管樺;雷海東;黃垚;歐保全;曹健;劉培亮;黃學人;高克林
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢物理與數學研究所
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 俞鴻

技術領域

本實用新型屬于熒光探測系統，具體涉及一種探測離子阱系統離子熒光的光頻標離子熒光的探測裝置。?

背景技術

在離子光頻標中，人們利用離子發出的熒光數判斷離子所處的原子態。為了消除離子鐘躍遷譜線的Doppler頻移，通常采用激光冷卻的方法將離子的運動速度降低。激光冷卻采用的是離子基態I和激發態II之間的躍遷。離子被激光A泵浦到上能級之后會自發輻射回到基態，同時發出熒光。激發態II壽命短，每秒鐘可以發出106-108個光子。而鐘躍遷選取從基態I到亞穩態III的躍遷。由于亞穩態III的壽命長，通常為1s左右，因此，離子被泵浦到該態之后，每秒鐘發出的熒光數幾乎為0。在光頻標鐘躍遷譜線的探測中，采用脈沖時序的方法進行探詢。首先采用一束線寬很窄的鐘躍遷探測光B對鐘躍遷譜線進行探詢。之后探測離子發出的熒光，此時探測光B關掉，冷卻光A打開。若離子被泵浦到亞穩態III，則光電倍增管探測到的熒光數幾乎為0，稱離子處于“暗態”，也稱離子發生了“量子跳躍”。反之，離子會在冷卻光A的泵浦下在基態I和激發態II之間循環，離子熒光數高，稱離子處于“亮態”，也即沒有發生“量子跳躍”。之后再將探測光B打開，這樣周而復始地探測離子是否發生了“量子跳躍”。固定探測光B在每個頻率的脈沖個數，可以得到該頻率下的“量子跳躍”個數。之后掃描探測光B的頻率，可以得到根據不同頻率下的“量子跳躍”個數得到鐘躍遷譜線的躍遷幾率，從而可以得到離子躍遷的吸收譜線，之后利用飛秒光梳測量探測光B在“量子跳躍”最多時的頻率，即可得離子的鐘躍遷中心頻率。傳統方法中，對于離子熒光的探測，采用光子計數器對電脈沖的個數進行計數(也即光子計數)，同時利用甄別器設置光子計數器的閾值。光子計數器能給出光子數的具體值。上述采用光子計數器實現對?離子熒光的探測，由于光子計數器價格昂貴，因此成本高。?

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種光頻標離子熒光的探測裝置，以解決上述問題。?

本實用新型的技術方案是：光頻標離子熒光的探測裝置，它包括產生離子熒光的離子阱系統，將離子熒光的光信號轉換成電脈沖信號的光電倍增管，放大電脈沖信號的前置放大器，它還包括對放大后的電脈沖信號在單位時間的累計，比較判斷的微處理器。?

所述微處理器包括將放大后的電脈沖信號由模擬信號轉換為數字信號的模數轉換器，輸入數字信號的單片機。?

它還包括將前置放大器的輸出信號中電脈沖信號和噪聲脈沖信號進行分離的脈沖幅度甄別器。?

本實用新型基于只需知道熒光計數的高低，并不關心熒光計數的具體值，采用簡單的微處理器就能實現對光頻標離子鐘躍遷探詢，其成本低，方法簡單易行。可用于光頻標、量子光學和量子信息等領域。?

附圖說明

圖1??離子光頻標熒光探測系統示意圖。?

圖2??光頻標所選原子能級圖。?

圖3?本發明方法程序流程圖。?

圖4??激光脈沖時序示意圖。?

具體實施方式

如圖1所示，系統中離子阱系統100用于產生離子熒光，光電倍增管200用于將離子熒光的光信號轉換成電脈沖信號，前置放大器300用于對電脈沖信號進行放大，微處理器400實現對電脈沖信號在單位時間的累計，比較判斷，甄別器500用于將前置放大器300的輸出信號進行分離，即實現電脈沖和噪聲脈沖的分離；保證輸入到微處理器400的信號只有電脈沖信號，實現累計及比較判斷的精度，計算機600實施鐘躍遷探測激光器700和離子冷卻激光器800的控制。?

離子阱系統為利用具有旋轉對稱性雙曲面的兩個帽電極和?一個環電極組成。在環和帽之間加上射頻電壓，通過產生的電四極勢囚禁帶電離子。離子光頻標選取的原子體系通常如圖2所示。?