[發明專利]原子束熒光實時自動減偏探測器

有效

• 申請號: 201310740202.5
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103712966A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 徐琴芳;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: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N35/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本發明屬于光電探測技術領域，具體涉及一種用于原子束熒光信號采集和信號自動減偏處理的探測器。

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，對于有著豐富物理內容的堿土金屬熱原子的譜線探測的研究越來越多，由于該熱原子會發生互組躍遷，互組躍遷產生的熒光譜線較微弱，針對這種熒光較弱的譜線探測，由于周圍雜散光的影響，會給微弱的熒光信號帶來一個較大的直流偏置基底，雜散光對熒光信號帶來的影響時間上和幅度都是隨機的，因此加載在微弱的熒光信號的直流偏置基底是一個時間和大小都是隨機的量，這樣的信號達不到我們實驗的要求，不利于使用該信號做后續的物理研究。因此設計一種低噪聲，無偏置，高響應度、高靈敏度和實時自動減偏的熒光探測器顯得尤為重要。

目前，這種減偏置熒光探測器一般通過手動調節電路來實現，其具體的辦法是選擇光電二極管和運算放大器組成電流——電壓轉換電路，進行前期的信號采集，信號經過一個反向求和電路，一端接入前級采集到的信號，另一端接一個滑動變阻器，通過手動調節滑動變阻器的阻值大小實現減偏操作。由于外界雜散光等干擾源具有隨機性，這樣給微弱熒光信號帶來的直流偏置基底也具有隨機性，而通過電路設計來實現的手動減偏置熒光探測器將不具有實時操作性，不能夠實時自動去除偏置，且經過復雜的電路設計來實現減偏置處理微弱的熒光信號，會從電路上引入噪聲，這樣的熒光信號遠不能滿足實驗需求。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種高響應度、高靈敏度的原子束熒光實時自動減偏探測器。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：包括激光器、原子加熱爐、真空裝置、全反鏡、熒光前期采集裝置、數據采集卡、電腦和安裝板。

所述的安裝板上固連激光器、原子加熱爐、真空裝置和全反鏡，激光器發出的激光和原子加熱爐噴出的原子束交匯在真空裝置內，相互作用后產生的熒光由真空裝置兩端的窗口射出，一端射出的熒光遇到全反鏡后返回再由另一端窗口射出，并由熒光前期采集裝置采集，數據采集卡對熒光前期采集裝置進行數據采集并轉換為數字信號，數字信號傳輸給電腦進行減偏處理并進行顯示。

所述的激光器的激光出射方向與原子加熱爐噴出的原子束運動方向在同一個平面內且相互垂直。

本發明的有益效果是：能夠不需要人為的手動操作，由于采用探測器能夠對探測到的加載有隨機直流偏置信號實施自動的實時的減偏置處理，一方面實現了信號的自動減偏置處理，另一方面也減少了由于復雜電路設計給信號帶來的噪聲影響。

附圖說明

圖1是本發明實施例的流程圖。

圖2是本發明實施例的結構示意圖。

圖3是本發明中的電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明，本發明包括但不僅限于下述實施例。

本發明包括以下內容：

1、熒光信號的前期采集

在安裝板上設置有激光器、原子加熱爐、真空裝置、全反鏡，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信號前期采集裝置，它是由基本的電流電壓轉換電路構成，電路圖由圖3所示，即由內置電池連接二極管的負端，光電二極管再與采樣電阻相連，就構成熒光信號前期采集裝置。

2、熒光信號的模數轉換，實時自動減偏的實現

前期采集裝置與PCI-6259數據采集卡相連，通過數據采集卡的AI輸入端將采集到的微弱熒光信號傳輸到PCI數據采集卡，數據采集卡將模擬信號轉換為相應的數字信號，其中PCI數據采集卡與PC端連接，通過在PC端進行Labview語言程序編寫控制數據采集卡來實現我們的實時減偏信號處理操作。基本的編程構架是基于多線程編程中的生產者/消費者設計模式，具體的程序思路如下所述：

生產者/消費者設計模式在用于數據采集和處理時，從軟件角度看，生產者是數據的提供方，消費者是數據的消費方，即生產者負責和發布數據，而消費者負責分析和處理數據。在生產者循環中采用輪詢結構，主要用于數據交換，通過PCI數據采集卡的電壓模擬輸入經過模數轉換后的熒光數字信號，在生產者的while循環中將數據放入隊列，在循環結構中放置有數值型條件結構，在該結構內進行熒光數字信號的減偏置處理，通過找出輸入數據中的最小值，將輸入的數據依次減去最小值，然后消費者循環將依次從隊列中取出已經進行減偏處理后的數據，通過輸出通道將數據輸出。這就實現了對熒光信號的去除直流偏置基底處理。

實施例