[發明專利]一種減緩原子自旋弛豫的原子氣室內壁鍍膜方法在審

申請號：	201510701368.5	申請日：	2015-10-26
公開（公告）號：	CN105256286A	公開（公告）日：	2016-01-20
發明（設計）人：	李新坤;王巍;劉院省;王學鋒;邢朝洋;劉福民;石猛;鄧意成;王妍;周維洋	申請（專利權）人：	北京航天控制儀器研究所
主分類號：	C23C16/30	分類號：	C23C16/30
代理公司：	中國航天科技專利中心 11009	代理人：	范曉毅
地址：	100854 北京***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種減緩原子自旋內壁鍍膜方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及原子氣室制備技術領域，特別涉及一種減緩原子自旋弛豫的原子氣室內壁鍍膜方法。

背景技術

原子傳感氣室是原子慣性儀表、原子鐘、原子磁力儀等原子傳感儀表的核心物理組件，其性能參數直接影響這類傳感儀表的性能。典型的原子氣室采用光學玻璃將銣、銫等堿金屬原子封裝在真空或惰性氣體氛圍中，并充入一定壓力的惰性氣體作為工作氣體和緩沖氣體。

在原子氣室內，原子獲得自旋極化的同時，也存在原子跟氣室內壁碰撞而導致的宏觀自旋丟失過程。原子自旋從極化到丟失的這段時間，稱為宏觀原子自旋馳豫時間，是表征原子氣室性能的關鍵參數之一，直接影響原子傳感儀表的性能。

在原子氣室內壁進行反馳豫鍍膜是增加宏觀原子自旋馳豫時間的一種有效手段，其中氫化銣和氘化銣等反馳豫膜能夠將原子的馳豫時間提升10倍以上。1981年，T.M.Kwon等人在銣原子氣室內充入三種惰性氣體(Xe、N₂和He)和壓強為10Torr的H₂，并將該氣室在80℃下烘烤兩周，在氣室內壁鍍上了一層均勻的RbH薄膜。測試表明，相比未鍍RbH薄膜的原子氣室，該氣室具有更高的原子極化率和自旋弛豫時間。1984年，A.T.Nicol對原子氣室進行了RbH鍍膜，使得原子自旋馳豫時間由32s提升至403s。2012年，ScottRohrbaugh等人在原子氣室內充入H₂和D₂，在氣室內壁形成了均勻的RbH和RbD薄膜，有效增加了原子自旋馳豫時間。

在上述公開報道中，RbH反馳豫鍍膜均采用如下過程實現：首先采用高壓氫氣瓶作為氫源在原子氣室內充入一定壓強的H₂，然后將原子氣室密封，在80℃下烘烤約兩周，即可在氣室內壁鍍上一層均勻的RbH薄膜。在上述過程中主要存在以下問題，一是RbH鍍膜是在原子氣室密封后形成的，由于這個過程原子氣室處于密封狀態，隨著RbH薄膜的生成，原子氣室內自由銣原子的量減少，同時氣室內H₂氣體壓強發生改變，因此隨著烘烤時間的推移，原子氣室性能會發生變化，增大了原子氣室制備中的不可控風險；另外，由于鍍膜過程中采用高壓氫氣作為氫源，因此上述鍍膜工藝存在較大的危險性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種減緩原子自旋弛豫的原子氣室內壁鍍膜方法，該方法提高了在原子氣室內壁進行氫化銣鍍膜的工藝安全性，有利于提升原子氣室性能的穩定性，同時提高了原子氣室內壁鍍膜的膜層質量。

本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：

一種減緩原子自旋弛豫的原子氣室內壁鍍膜方法，具體包括如下步驟：

(1)、將N個原子氣室通過第一管路連接在主管上，并通過主管相互連通，其中N為正整數；

(2)、將盛放銣源的第一容器通過第二管路連接在主管上，并與主管連通；

(3)、將盛放氫化物固態釋氣劑的第二容器通過第三管路連接在主管上，并與主管連通；

(4)、將主管連接到真空系統上，利用真空泵對整個管路抽真空，至壓強小于5×10^-4Pa；

(5)、加熱盛放銣源的第一容器，使銣源以蒸汽的形式擴散到各個原子氣室內；

(6)、對盛放氫化物固態釋氣劑的第二容器進行加熱，所述加熱溫度為650℃～720℃，使所述氫化物緩慢分解，產生的氫氣通過主管充入各個原子氣室內，當氣室內氫氣壓力達到氣壓P時，封閉第三管路，使氫氣不再進入主管，所述氣壓P為10Torr～100Torr；

(7)、將原子氣室在溫度T下保持時間t；所述溫度T為50℃～150℃，時間t為60h～300h；

(8)、利用真空泵將原子氣室內殘余的氫氣抽空，完成原子氣室內壁鍍膜。