[發明專利]一種原子束流控制裝置

在審

• 申請號: 201710234433.7
• 申請日: 2017-04-02
• 公開（公告）號: CN107026583A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 趙永建;傅晶晶;張向平
• 申請（專利權）人: 金華職業技術學院
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及原子物理領域和測控技術領域，一種原子束流控制裝置，主要包括擋板、固定螺栓、旋轉連接件、旋轉軸、雙向彎曲型壓電陶瓷管、夾具、電極，所述旋轉連接件為特氟龍材料，所述擋板和所述旋轉連接件組成旋轉臂，擋板的末端為直徑8毫米的圓，所述旋轉連接件連接所述雙向彎曲型壓電陶瓷管，雙向彎曲型壓電陶瓷管長度40毫米且后端連接有所述夾具、電極，電極加電壓后，使所述雙向彎曲型壓電陶瓷管產生位移，所述旋轉連接件能夠將所述雙向彎曲型壓電陶瓷管的擺動轉換為所述擋板的旋轉；旋轉連接件具有三個相同的深2.5毫米、寬0.5至0.6毫米的插槽，所述雙向彎曲型壓電陶瓷管插入中間的所述插槽，所述旋轉連接件和擋板總重量1.30克。

技術領域

本發明涉及原子物理領域和測控技術領域，尤其是一種減少了干擾磁場、減少了開啟/閉合擋板的響應時間、減輕了重量的一種原子束流控制裝置。

背景技術

原子束流在很多原子物理實驗中有重要應用，包括研究超冷原子的激光冷卻等實驗，在一些特殊需求的實驗中，對原子束流的快速控制以及對某些不可避免的干擾效應的屏蔽是實驗順利進行的決定因素。為了控制原子束流，以前的方法通常是使用由步進電機、或伺服電機、或螺線管線圈、或氣動設備驅動的機械擋板，但是，以上這些驅動方法存在的缺陷是：產生磁場從而干擾實驗進行，又其運動部件重量過大而限制了擋板的開關速度，并引入機械振動而產生噪聲影響實驗；現有的裝置中通常使用驅動器直接連接一個延伸臂的結構，其位移放大率即延伸臂末端位移與驅動器位移之比不夠大，因此為了達到擋板在一定位移范圍的開啟/閉合的效果，驅動器要有較大位移，為了達到這個要求就必須加大驅動器體積，因此這種設計增加了儀器的重量，減小了儀器的剛度，又增加了不穩定性。

發明內容

為了解決上述問題，本發明改變現有擋板的延伸臂，而采用旋轉臂，并采用在同樣的體積條件下能有更大的位移的彎曲壓電陶瓷管作為驅動器，結合杠桿系統來放大彎曲型壓電陶瓷管的位移，能夠避免產生干擾磁場。

本發明所采用的技術方案是：

所述一種原子束流控制裝置主要包括擋板、固定螺栓、旋轉連接件、旋轉軸、雙向彎曲型壓電陶瓷管、夾具、電極，所述旋轉連接件為特氟龍材料，所述擋板和所述旋轉連接件組成旋轉臂，實驗中一束原子束流從一個爐子中發射出來并通過一個直徑4毫米的孔，所述擋板的末端為直徑8毫米的圓且能夠擋住所述4毫米的孔，所述擋板通過所述固定螺栓連接于所述旋轉連接件，所述旋轉連接件連接所述雙向彎曲型壓電陶瓷管，所述雙向彎曲型壓電陶瓷管后端連接有所述夾具、電極，所述旋轉連接件具有軸孔，所述旋轉軸位于所述軸孔，通過所述電極對所述雙向彎曲型壓電陶瓷管加電壓，使所述雙向彎曲型壓電陶瓷管產生位移，所述雙向彎曲型壓電陶瓷管是為所述擋板提供動力源的驅動器、且其長度40毫米，在所述雙向彎曲型壓電陶瓷管水平放置且一端固定的情況下，另一端可以向上或向下擺動最大位移2毫米，所述旋轉連接件能夠將所述雙向彎曲型壓電陶瓷管的擺動轉換為所述擋板的旋轉。

所述旋轉連接件具有三個相同的深2.5毫米、寬0.5至0.6毫米的插槽，所述插槽的寬度稍稍窄于所述雙向彎曲型壓電陶瓷管的厚度，使得當所述雙向彎曲型壓電陶瓷管插入中間的所述插槽時，由于向外擠壓著兩邊的所述插槽，使兩邊的兩個所述插槽形成了有彈性的側壁，能夠對所述雙向彎曲型壓電陶瓷管的擺動具有限位作用，進而使所述插槽與所述雙向彎曲型壓電陶瓷管的接觸是有彈性的，提供了足夠的壓力來消除所述雙向彎曲型壓電陶瓷管工作中在轉折點時的反沖力；中間的所述插槽相當于一個鉸鏈的作用，基于所述旋轉連接件和所述雙向彎曲型壓電陶瓷管之間的不同的角度，能夠適當地彎曲。

所述雙向彎曲型壓電陶瓷管在所述插槽中的插入深度為2至2.5毫米；所述擋板是由厚度0.15毫米的薄不銹鋼片制成且具有若干通孔、擋板長度為35毫米；所述旋轉臂長度4至5厘米；所述旋轉連接件和所述擋板總重量1.30克。