[發明專利]一種原子堿金屬氣室用玻璃泡制作方法

有效

• 申請號: 201510252507.0
• 申請日: 2015-05-12
• 公開（公告）號: CN104891791B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 袁珩;張剛源;曹傳貴
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C03B23/07
• 分類號: C03B23/07
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 楊學明,顧煒

技術領域

本發明涉及的原子堿金屬氣室用玻璃泡制作技術領域，具體涉及一種原子堿金屬氣室用玻璃泡制作方法，對研制新一代原子堿金屬氣室用玻璃泡有著重要的意義和價值，將服務于多種基于氣體原子與光相互作用的超高靈敏測量裝置。

背景技術

原子堿金屬氣室是多種基于氣體原子與光相互作用的超高靈敏測量裝置的表頭，是測量設備的敏感核心，其性能的好壞從本質上決定了測量裝置的靈敏度極限。原子堿金屬氣室在使用的過程中普通包含容易被外部激光所極化的堿金屬原子、填充氣體原子、以及配合其測量對象所選取的其他的金屬原子或氣體原子等。基于光和原子的相互作用原理，其中一個至關重要的性能指標就是氣室的幾何形狀。現階段所使用的堿金屬氣室的幾何形狀主要是立方體、圓柱體和球體三種。立方體氣室的主要優勢是制作簡單，較容易保證其玻璃面的平整度，而且在入射激光與出射激光的光路調節方面都有著相對簡單的特點，但是其三維對稱性要遠不如圓柱體與球體，從而導致在立方體的面與面相交處由于原子運動與碰撞而導致的弛豫問題。在此問題上，最好的方式是使用球體氣室，但是由于在現階段的技術中，球體的制作較為困難，普遍采用人工吹制，其質量主要取決于人為的技術因素，同時，在可重復性上也具有很大的問題。因此，在使用堿金屬氣室的諸多技術領域中，較為成熟的原子鐘技術主要使用較為折中的圓柱體堿金屬氣室。但是，在使用堿金屬氣室的超高靈敏物理量測量技術中，由于堿金屬氣室的幾何形狀缺陷而導致的測量誤差，漸漸成為制約物理量測量時不可忽視的噪聲。因此，本發明提出一種通過設備加工代替人工吹制的球體氣室制作方法，以提高球體氣室的均勻性及可重復性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種原子堿金屬氣室用球體玻璃泡的制作方法，通過激光調整垂直度與設備吹制，加工成的球體玻璃泡具有高圓球度、高對稱性、高可重復率以及大小可調節等優點。

本發明采用的技術方案為：一種原子堿金屬氣室用球體玻璃泡制作方法，其特征在于，包括通氣管道、激光器、光纖、大氣室、玻璃管、轉動裝置和可移動加熱裝置；在轉動裝置內玻璃管兩側有圓孔，加熱裝置靠近玻璃管的一側有專門噴射氫氧焰的可控噴射口，通氣管道與大氣室相連，玻璃管通過轉動裝置固定，并插入大氣室的內部，激光器與光纖連接，激光器發出的激光經過光纖的傳導，從圓孔垂直向下射出；

該制作方法具體步驟如下：

步驟1)、將水銀水平放置在該制作設備下端；

步驟2)、將玻璃管固定在轉動裝置上，并保證玻璃管與大氣室連通；

步驟3)、激光器開啟，產生激光，通過光纖到達圓孔通過圓孔照射下來，此時若該制作設備水平，玻璃管垂直于地面，激光便會反射回圓孔，若該制作設備并沒有處于水平狀態或玻璃管沒有垂直于地面，則激光會照射在玻璃管上，發生散射；

步驟4)、在確定玻璃管垂直于底面后，氣體從通氣管道進入大氣室使內部氣壓增大將氣體擠壓到玻璃管內；

步驟5)、此時可移動加熱裝置和轉動裝置同時工作，可控噴射口根據預設的數據分別噴射不同強度的氫氧焰，來對玻璃管進行加熱，轉動裝置轉動玻璃管，利用向心力與氣壓使玻璃管受熱端變形，趨向于正圓；

步驟6)、玻璃氣室制作后，通過通氣管道將所需氣體充入氣室，并配合截斷裝置完成氣室制作。

進一步的，所述的原子堿金屬氣室用球體玻璃泡制作方法，其特征在于：在氣室制作之前，通過激光器、光纖、圓孔和水銀共同構成玻璃管垂直檢測裝置，用于檢測玻璃管的垂直程度，以保證做出球形氣室的圓形度。

進一步的，所述的原子堿金屬氣室用球體玻璃泡制作方法，其特征在于：可移動加熱裝置是可以根據加熱需求向兩側緩慢移動，以保證可以持續地、均勻地對玻璃管的局部位置進行加熱。

進一步的，所述的原子堿金屬氣室用球體玻璃泡制作方法，其特征在于：通氣管道與大氣室之間可分離，便于將所需固體材料放入所制成的氣室內。

進一步的，所述的原子堿金屬氣室用球體玻璃泡制作方法，其特征在于：可控噴射口是有一組氫氧焰構成，并且可以根據需求控制單個氫氧焰的強度，用于做出不同大小的原子堿金屬氣室。

進一步的，所述的原子堿金屬氣室用球體玻璃泡制作方法，其特征在于：可控噴射口與氫氧焰可以撤離玻璃，這樣可以通過對玻璃的溫度控制實現不同氣體壓強的氣室制作。

進一步的，所述的原子堿金屬氣室用球體玻璃泡制作方法，其特征在于：截斷裝置在氣室制作后充好氣體后使用，并可以向內側移動以截斷玻璃管，完成制作。