[發(fā)明專利]基于膜層增材加工的原子磁力傳感器制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710108236.0
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN106932737B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾祥堉;單新志;王冠學(xué);苗玉;高秀敏
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: G01R33/00
• 分類號: G01R33/00;G01R33/035
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;王晶

1.一種基于膜層增材加工的原子磁力傳感器制備方法，其特征在于，其步驟為：首先，基于微納減材加工和3D材料增材加工原理，結(jié)合光控導(dǎo)電機(jī)理，根據(jù)所需磁場檢測要求，進(jìn)行磁力傳感器微結(jié)構(gòu)設(shè)計，在透明基底上加工出微納微腔體陣列，每個微納微腔體包括工作介質(zhì)處藏區(qū)和磁力傳感區(qū)，工作介質(zhì)處藏區(qū)和磁力傳感區(qū)相互連通，并且完成內(nèi)部膜層加工；在微納微腔體的工作介質(zhì)處藏區(qū)加工處堿金屬符合材料沉積點，進(jìn)行氣體注入和密封形成封閉微納微腔體陣列；然后進(jìn)行外部光電敏感膜層加工，構(gòu)建光控導(dǎo)電層；再外部集成微小光源以及光電傳感器，光源泵浦光源、加熱光源和檢測光源；利用全光原子磁力傳感行為，進(jìn)行時序控制，實現(xiàn)光泵浦光調(diào)控的高空間高時間分辨率磁場傳感制備。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于膜層增材加工的原子磁力傳感器制備方法，其特征在于：采用磁傳感器微結(jié)構(gòu)布局設(shè)計模塊(1)進(jìn)行磁力傳感器微結(jié)構(gòu)設(shè)計，磁力傳感器微結(jié)構(gòu)設(shè)計包括微納結(jié)構(gòu)容積、原子氣體濃度、磁檢測靈敏度、動態(tài)范圍、檢測磁場矢量特性；并采用微結(jié)構(gòu)減材加工模塊(2)在透明基底上加工出微納微腔體陣列，以及采用實時結(jié)構(gòu)參數(shù)監(jiān)控模塊(3)對磁力傳感器微結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，并反饋給微結(jié)構(gòu)減材加工模塊(2)，進(jìn)行加工精度修正，得到基于透明基底具有磁傳感器微結(jié)構(gòu)的磁力傳感器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于膜層增材加工的原子磁力傳感器制備方法，其特征在于：基于原子磁力檢測原理，采用微結(jié)構(gòu)內(nèi)部膜系加工模塊(4)對微納微腔體陣列內(nèi)部進(jìn)行膜層加工，包括光學(xué)吸熱層和原子弛豫時間調(diào)控層，光學(xué)吸熱層對特定波長光束吸收，實現(xiàn)光熱轉(zhuǎn)化，原子弛豫時間調(diào)控層改進(jìn)原子量子特性，提高磁傳感靈敏度；采用工作介質(zhì)增材加工模塊(5)在微腔體內(nèi)工作介質(zhì)處藏區(qū)加工處堿金屬符合材料沉積點，提供原子工作介質(zhì)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于膜層增材加工的原子磁力傳感器制備方法，其特征在于：采用激光微腔體結(jié)構(gòu)充氣密封模塊(6)對微納微腔體陣列進(jìn)行氣體注入和密封工藝，密封過程中實時氣體濃度監(jiān)控模塊(7)進(jìn)行氣壓監(jiān)測，并反饋給激光微腔體結(jié)構(gòu)充氣密封模塊(6)，實現(xiàn)氣體濃度和氣壓優(yōu)化可控，氣體為惰性氣體，形成封閉微納微腔體陣列。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于膜層增材加工的原子磁力傳感器制備方法，其特征在于：采用磁傳感器外部膜系加工模塊(8)在被封裝好的微納微腔體陣列外部加工光電敏感膜層，構(gòu)建光控導(dǎo)電層，以及采用磁傳感器外部光電元件集成模塊(9)在微納微腔體陣列外部集成微小光源和光電傳感器、光源泵浦光源、加熱光源、檢測光源、光電控制光源，光電控制光源照射光控導(dǎo)電層，進(jìn)行時序控制，加熱光源照射到磁傳感器微結(jié)構(gòu)上的光學(xué)吸熱層，利用熱作用作用于原子工作介質(zhì)，實現(xiàn)原子蒸汽，光源泵浦光源為圓偏振光束經(jīng)過原子蒸汽實現(xiàn)光泵浦行為，檢測光源經(jīng)過原子蒸汽后被光電傳感器檢測，利用全光原子磁力傳感行為，實現(xiàn)光泵浦光調(diào)控的高空間高時間分辨率磁場傳感制備。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于膜層增材加工的原子磁力傳感器制備方法，其特征在于：所述的微結(jié)構(gòu)減材加工模塊(2)為激光加工模塊或五軸金剛石車床。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于膜層增材加工的原子磁力傳感器制備方法，其特征在于：所述透明基底上加工出微納微腔體陣列為平行平板空腔陣列。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于膜層增材加工的原子磁力傳感器制備方法，其特征在于：所述工作介質(zhì)增材加工模塊(5)的加工材料為堿金屬復(fù)合材料。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于膜層增材加工的原子磁力傳感器制備方法，其特征在于：所述光控導(dǎo)電層設(shè)置在平行平板空腔陣列兩個平行工作面。