[發明專利]一種基于微晶玻璃腔體的重力測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201410655034.4
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號: CN105652335B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 李俊;劉元正;李攀;雷興;聞茗萱
• 申請（專利權）人: 中國航空工業第六一八研究所
• 主分類號: G01V7/14
• 分類號: G01V7/14
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 張毓靈

本發明屬于加速度測量技術領域，涉及一種基于微晶玻璃腔體的可移動式重力測量裝置。本發明可移動式重力測量裝置包括二維微晶玻璃真空腔體、三維微晶玻璃真空腔體、堿金屬源、差分泵浦管。其中，所述二維微晶玻璃真空腔體通過差分泵浦管連接在三維微晶玻璃真空腔體的三維冷卻真空腔一側，所述三維冷卻真空腔另一側連接有吸氣裝置，堿金屬源連接在二維微晶玻璃真空腔體上，另外，所述差分泵浦管為與兩個腔體材質一致的微晶玻璃制成。本發明的重力測量裝置基于低溫鍵合技術，利用微晶玻璃構建真空腔體，通光性更好，結構更緊湊，熱、磁穩定性以及抗沖擊能力更高，便于實現高精度高可靠性可移動式重力測量裝置的工程化實用。

技術領域

本發明屬于加速度測量技術領域，涉及一種小型化微晶玻璃腔體的可移動式重力測量裝置。

背景技術

對重力加速度的傳統測量方法是使用機械式重力儀，結合真空腔的使用，可減少各種阻力對物體加速度的影響，而實現重力加速度的測量。自1991年以來，物質波干涉儀逐漸成為除機械式重力儀之外僅有的一種可達到高分辨率的重力測量手段。

原子重力儀作為最近發展出來的先進物質波干涉儀之一，由于其高精度，可應用于很多研究領域，包括地震學、測地學、大地構造物理學等。但是由于原子冷卻、原子操控、原子測量等系統結構的復雜性，使得原子重力儀的體積較大，不便于移動測量，影響了原子重力儀的環境適應性，阻礙了其工程化的進展。

發明內容

本發明的目的：提供一種結構簡單、體積小，基于微晶玻璃腔體的重力測量裝置。

另外，本發明還提供一種基于上述重力測量裝置的重力測量方法。

本發明的技術方案：基于微晶玻璃腔體的重力測量裝置，其包括二維微晶玻璃真空腔體、三維微晶玻璃真空腔體、堿金屬源、差分泵浦管，其中，所述三維微晶玻璃真空腔體從上到下分成三維冷卻真空腔、原子自由下落腔體、原子探測腔，其中，所述二維微晶玻璃真空腔體通過差分泵浦管連接在三維微晶玻璃真空腔體的三維冷卻真空腔一側，所述三維冷卻真空腔另一側連接有吸氣裝置，堿金屬源連接在二維微晶玻璃真空腔體上，另外，所述差分泵浦管為與兩個腔體材質一致的微晶玻璃制成。

所述堿金屬源通過四通接頭與二維微晶玻璃真空腔體連接。

所述四通接頭上分別連接有離子泵和真空閥。

所述差分泵浦管與二維微晶玻璃真空腔體以及三維玻璃真空腔體之間均通過低溫鍵合技術連接。

所述二維微晶玻璃真空腔體和三維玻璃真空腔體均通過低溫鍵合技術將微晶玻璃窗片鍵合或粘接在微晶玻璃基礎框架上制成。

所述吸氣裝置為吸氣泵或離子泵。

一種基于所述測量裝置的重力測量方法，其包括如下步驟：

步驟1.將二維微晶玻璃真空腔內部抽到超高真空后，并維持超高真空狀態；

步驟2.打開堿金屬源，維持二維微晶玻璃腔體內堿金屬原子的數量；

步驟3.在二維微晶玻璃真空腔內施加兩對正交二維冷卻光束對，對腔體內的堿金屬原子進行預冷卻，使其在y，z方向上的運動速度得到降低；

步驟4.與此同時，在二維微晶玻璃真空腔體側面注入一束推送光束，提高預冷卻原子束流到三維微晶玻璃真空腔體的裝載率；

步驟5.隨后，在三維微晶玻璃腔內施加三對正交三維冷卻光束對，獲得陷俘冷原子團；

步驟6.完成對冷原子團的態制備，關閉光束，使原子自由下落；

步驟7.在冷原子團下落過程中，沿著y方向，作用一對相向傳輸的π/2拉曼脈沖光束對，隨后冷原子團再經歷自由下落時間T后，在同樣方向作用π拉曼脈沖光束對，再間隔時間T后，最終作用π/2拉曼脈沖光束對，經過三次拉曼脈沖光束對的作用后，相位差可表示為：