[發明專利]原子束熒光收集裝置

無效

• 申請號: 201210319588.8
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102818633A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 劉輝;任潔;常宏
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家授時中心
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01N21/64;G01N21/01
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 申忠才;高燕云

技術領域

本發明屬于光學器件技術領域，具體涉及一種用于原子束熒光收集的復雜透鏡裝置。

背景技術

目前原子物理實驗中關于原子分子譜線的探測大多是在熱原子束中進行，主要因為熱原子能有效地克服譜線的多普勒展寬和碰撞加寬對探測分辨率的影響，從而提高光譜檢測的分辨率。

對于光譜探測，首先要對原子或分子發出來的熒光有較高的收集率和信噪比，特別是對于熒光較弱的譜線，信噪比的提高尤其重要。現有的原子束真空裝置發出來的熒光十分微弱以致用肉眼無法觀測到，探測出的熒光譜線達不到理想的信噪比，從而影響實驗進程。

這種原子束真空裝置的熒光收集一般采用一個光學成像鏡頭，將熒光聚集到探測器的感光元件表面。由于感光面積小的探測器電容小，響應速度快，對原子或分子線寬窄的譜線意義非凡，這就要求將熒光聚集到盡可能小的面積內，典型值為1cm²內或更小。要達到高的熒光收集率是很困難的。要盡可能高效收集熒光，需要聚焦鏡頭對熒光發射點具有大的立體角，鏡頭離熒光發射區要盡可能近。鏡頭應該貼近于探測窗口平面。在此條件下，熒光收集存在以下幾點困難：

熒光發射區離鏡頭很近，要得到縮小的像就需要收集裝置的光焦度很大，但通光孔徑（玻璃法蘭窗口直徑）的大小限制了光焦度的增大。熒光發射區域尺寸直徑約30mm、物距約60mm，通光孔徑尺寸為35mm，遠不能滿足傍軸成像近似條件。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服上述原子束真空裝置的缺點，提供一種收集率高、生產成本低的原子束熒光收集裝置。

解決上述技術問題所采用的技術方案是：在安裝板上設置有激光器、原子加熱爐、真空裝置，激光器的激光出射方向與原子加熱爐的光出射方向在同一個平面內相互垂直，安裝板上垂直光軸方向上正向設置有熒光收集透鏡組、反向設置有凹面鏡組。本發明的熒光收集透鏡組為：安裝板上垂直光軸方向上正向設置有熒光鏡筒，熒光鏡筒內下部設置有光入射面為凸面向下、出射面為平面向上的L1平凸透鏡，距離L1平凸透鏡上端面上方1～12mm處光出射方向上設置有光入射面為凸面向下、出射面為平面向上的L2平凸透鏡，L1平凸透鏡和L2平凸透鏡凸面的曲率半徑為34.0mm～39.0mm，距離L2平凸透鏡上端面上方1～10mm處光出射方向上設置有光入射面為凸面向下、出射面為平面向上的L3平凸透鏡，距離L3平凸透鏡上端面上方1～3mm處光出射方向上設置有光入射面為平面向下、出射面為凸面向上的L4平凸透鏡，L3平凸透鏡和L4平凸透鏡的凸面曲率半徑為22.0～26.0mm；在L1平凸透鏡、L2平凸透鏡、L3平凸透鏡、L4平凸透鏡的鏡面上真空交替蒸鍍有增透膜。本發明的凹面鏡組為：安裝板上垂直光軸方向上負向設置有凹面鏡筒，凹面鏡筒內垂直光軸方向光出射方向負向設置有光入射面為凹面向上、出射面為平面向下的凹面反射鏡，凹面反射鏡凹面的曲率半徑為70.0～110mm，凹面反射鏡的鏡面上真空蒸鍍有高反膜。

本發明的L1平凸透鏡與L2平凸透鏡凸面的曲率半徑相等，L3平凸透鏡與L4平凸透鏡的凸面曲率半徑相等。

本發明的L1平凸透鏡、L2平凸透鏡、L3平凸透鏡、L4平凸透鏡的鏡面上真空交替蒸鍍的增透膜為二氧化硅和二氧化鋯，真空交替蒸鍍8～12層；凹面反射鏡的鏡面上真空蒸鍍的高反膜為氟化鎂和氟化鈣，真空交替蒸鍍10～18層。

本發明采用激光器發出的激光束和原子加熱爐噴出的原子束相互垂直交匯在真空裝置內并發生相互作用，與激光相互作用后原子形成一個熒光體并產生熒光，一部分熒光從真空裝置的上探測窗口射出到熒光收集透鏡組，經熒光收集透鏡組收集后，形成一個縮小的像于探測器的感光原件表面，另一部分從真空裝置的下探測窗口射出到凹面鏡組，經凹面鏡組反射后，被熒光收集透鏡組收集，同樣形成一個縮小的像于探測器的感光原件表面。從真空裝置的上下兩個探測窗口出射的熒光同時都被本發明高效率地收集到探測器的感光原件表面，從而大大提高了光譜探測的信噪比。

附圖說明;

圖1是本發明實施例1的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和各實施例對本發明進一步詳細說明，但本發明不限于這些實施例。

實施例1

在圖1中，本實施例的原子束熒光收集裝置由激光器1、真空裝置2、熒光鏡筒3、L4平凸透鏡4、L3平凸透鏡5、L2平凸透鏡6、L1平凸透鏡7、原子加熱爐8、凹面鏡筒9、凹面反射鏡10、安裝板11聯接構成。