[發明專利]基于微重力環境下的原子譜線探測裝置

無效

• 申請號: 201210460063.6
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN102980656A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 雷海東
• 申請（專利權）人: 江漢大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

1.一種基于微重力環境下的原子譜線探測裝置，包括光源（201）、中央處理器（207），其特征在于，還包括：用于調節磁場的磁場控制模塊（204）、用于量子躍遷的原子共振吸收模塊（202）、用于給所述原子共振吸收模塊（202）提供能量的微波源（205）、用于對所述原子共振吸收模塊（202）處理后的光信號進行檢測的光檢測單元（206）及用于對系統工作溫度進行檢測的溫度檢測單元（203）；

所述光源（201）與所述原子共振吸收模塊（202）連接；

所述磁場控制模塊（204）依次與所述原子共振吸收模塊（202）、所述溫度檢測單元（203）、所述中央處理器（207）連接；

所述微波源（205）依次與所述原子共振吸收模塊（202）、所述中央處理器（207）連接；

所述光檢測單元（206）依次與所述原子共振吸收模塊（202）、所述中央處理器（207）連接；

所述溫度檢測單元（203）與所述原子共振吸收模塊（202）連接。

2.根據權利要求1所述基于微重力環境下的原子譜線探測裝置，其特征在于，所述原子共振吸收模塊（202）包括：共振吸收單元、諧振腔；

所述諧振腔是TE111模式的微波諧振腔，所述共振吸收單元置于所述諧振腔內部；

所述共振吸收單元中原子基態超精細0-0躍遷頻率是原子譜線檢測的中心參考頻率；

所述共振吸收單元中的工作物質由一種元素及其同位素組成；

所述共振吸收單元內壁設置有一層防護層，用于減小所述共振吸收單元內部原子與內壁碰撞而產生的頻移。

3.根據權利要求2所述基于微重力環境下的原子譜線探測裝置，其特征在于，所述諧振腔包括：圓柱腔體（1）、耦合環（3）、調諧器件及磁場線圈（5）；

所述共振吸收單元置于所述圓柱腔體（1）內部；

所述耦合環（3）一端與外部電纜芯線固定連接，另一端通過螺紋緊固機構與所述圓柱腔體（1）腔蓋（10）固定連接；

所述磁場線圈（5）橫向密繞在所述圓柱腔體（1）外壁上；

所述調諧器件是螺釘（4），與所述圓柱腔體（1）固定連接，通過改變所述螺釘（4）在所述圓柱腔體（1）中的長度來對腔頻進行調節。

4.根據權利要求2-3所述任一項基于微重力環境下的原子譜線探測裝置，其特征在于：

所述元素是⁸⁷Rb，所述同位素是⁸⁵Rb；

所述⁸⁷Rb含量是27.8％，所述⁸⁵Rb含量是72.2%。

5.根據權利要求4所述基于微重力環境下的原子譜線探測裝置，其特征在于：所述防護層是石蠟（7）。

6.根據權利要求5所述基于微重力環境下的原子譜線探測裝置，其特征在于，所述原子共振吸收模塊還包括：溫控電阻（8）、至少一塊光電池（9）；

所述溫控電阻（8）通過電路板設置在所述諧振腔上方，用于監控所述圓柱腔體（1）的工作溫度；

所述光電池（9）設置在所述圓柱腔體（1）中心軸線的兩側。

7.根據權利要求6所述基于微重力環境下的原子譜線探測裝置，其特征在于：

通過改變系統的工作環境溫度，測量獲得原子譜線的中心頻率值，進而獲得由于溫度變化而造成的原子中心頻率變化的關系A，及通過所述磁場控制模塊（204）改變所述諧振腔外磁場強度，獲得不同磁場電流與所造成的原子中心頻率變化的關系B，并將所述關系A、所述關系B保存至所述中央處理器（207）中。

8.根據權利要求7所述基于微重力環境下的原子譜線探測裝置，其特征在于：

所述溫度檢測單元（203）通過測得系統中工作溫度值C，并傳輸至所述中央處理器（207），所述中央處理器（207）根據所述關系A、所述關系B調節所述磁場控制模塊（204）中磁場電流，進而通過改變原子中心頻率來補償由于溫度變化而造成的原子中心頻率變化，最終控制原子中心頻率維持不變。

9.根據權利要求8所述基于微重力環境下的原子譜線探測裝置，其特征在于：

所述中央處理器（207）控制所述微波源（205）頻率輸出，所述微波源（205）輸出頻率在所述原子基態超精細0-0躍遷頻率附近，用于完成整個原子譜線的掃頻。

10.根據權利要求6-9任一項所述基于微重力環境下的原子譜線探測裝置，其特征在于：所述光源（201）用于輻射光束的元素是⁸⁷Rb。